[发明专利]一种粗糙表面微凸体拟合方法和系统

说明书

本发明涉及粗糙表面形貌拟合领域，公开了一种粗糙表面微凸体拟合方法和系统，以避免采样间距对微凸体参数计算的影响，提高粗糙表面接触分析的准确性。本发明首先计算得到初始拟合参考线，将高于初始拟合参考线的高度序列z(i)划分为至少两个微凸体，采用抛物线对每个微凸体上的离散点进行拟合，然后计算待分析粗糙表面的表面微凸体参数，并计算得到待分析粗糙表面的表面接触间隙d；结合表面接触间隙d修正初始拟合参考线，根据修正后的拟合参考线重新划分微凸体，并重新采用抛物线对每个微凸体上的离散点进行拟合以得到单个微凸体的顶峰曲率，从而计算得到粗糙表面的更为精确的表面微凸体参数。

技术领域

本发明涉及粗糙表面形貌拟合领域，尤其涉及一种粗糙表面微凸体拟合方法和系统。

背景技术

机械加工零件的表面在微观尺度上都是凹凸不平的粗糙表面，当两个凹凸不平的粗糙表面接触的时候，实际产生接触的是一系列离散分布的接触区域，接触面积仅是光滑名义接触面积下的一部分，远小于名义接触面积，这会导致真实接触压力远大于名义接触压力，因此，接触表面的真实接触面积、接触压力等直接影响着传动部件的承载能力以及摩擦、磨损、疲劳等性能。

基于赫兹接触理论与数理统计原理，考虑微凸体间接触的粗糙表面接触模型目前广泛运用于粗糙表面接触的分析，粗糙表面的表面微凸体参数包括微凸体平均曲率半径、微凸体密度、微凸体峰点高度标准偏差等，该类参数对粗糙表面接触的分析计算结果影响极大，然而考虑到光学仪器测量的表面形貌受到采样间距的影响，其微凸体参数计算同样将受到采样间距的巨大影响，经典三点法计算微凸体参数得到的微凸体平均曲率半径通常过小，不能合适的用于粗糙表面微凸体接触模型计算，这极大影响了接触分析结果的准确性。

因此，现需提供一种避免采样间距对微凸体参数计算的影响，提高粗糙表面接触分析的准确性的粗糙表面微凸体拟合方法和系统。

发明内容

本发明目的在于提供一种粗糙表面微凸体拟合方法和系统，该方法和系统能避免采样间距对微凸体参数计算的影响，提高粗糙表面接触分析的准确性。

为实现上述目的，本发明提供了一种粗糙表面微凸体拟合方法，包括：

测量待分析粗糙表面的表面轮廓离散点的高度序列记为z(i)，根据所述高度序列z(i)计算得到所述待分析粗糙表面的平均高度线h₀作为初始拟合参考线；

将高于所述初始拟合参考线的高度序列z(i)划分为至少两个微凸体，得到每个微凸体上的离散点序列坐标；

采用抛物线对每个微凸体上的离散点进行拟合，得到单个微凸体的顶峰曲率，然后计算待分析粗糙表面的表面微凸体参数，其中，所述表面微凸体参数包括粗糙表面所有微凸体的微凸体平均曲率半径、微凸体峰点高度标准偏差以及微凸体密度；

通过所述表面微凸体参数结合粗糙表面弹塑性接触模型、接触载荷以及材料参数对所述待分析粗糙表面的接触状态进行计算，得到所述待分析粗糙表面的表面接触间隙d；

结合所述表面接触间隙d修正初始拟合参考线，根据修正后的拟合参考线重新划分微凸体，并重新采用抛物线对每个微凸体上的离散点进行拟合以得到单个微凸体的顶峰曲率，从而计算得到粗糙表面的更为精确的表面微凸体参数。

为实现上述目的，本发明提供了一种粗糙表面微凸体拟合系统，包括：

第一单元：用于测量待分析粗糙表面的表面轮廓离散点的高度序列记为z(i)，根据所述高度序列z(i)计算得到所述待分析粗糙表面的平均高度线h₀作为初始拟合参考线；

第二单元：用于将高于所述初始拟合参考线的高度序列z(i)划分为至少两个微凸体，得到每个微凸体上的离散点序列坐标；