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龍圖騰網(wǎng)獲悉河北工業(yè)大學(xué)申請(qǐng)的專(zhuān)利一種三維粗糙表面接觸面積的計(jì)算方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN115033941B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-22發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?專(zhuān)利號(hào)為：202210776025.5，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/10；該發(fā)明授權(quán)一種三維粗糙表面接觸面積的計(jì)算方法是由張長(zhǎng)庚;余百川;李永建;楊慶新設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-07-02向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專(zhuān)利申請(qǐng)。

本一種三維粗糙表面接觸面積的計(jì)算方法在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明公開(kāi)了一種三維粗糙表面接觸面積的計(jì)算方法，該方法將MATLAB的解析模型與有限元軟件COMSOL的仿真模型相結(jié)合，首先依據(jù)分形理論在MATLAB軟件中模擬生成三維各向異性粗糙表面，并在COMSOL軟件中對(duì)具有不同材料特性參數(shù)和表面形貌特征的彈塑性粗糙表面的接觸行為進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算；根據(jù)結(jié)合面材料特性參數(shù)與分形參數(shù)，在MATLAB中構(gòu)造結(jié)合面接觸面積的數(shù)學(xué)模型，并將仿真獲得的接觸壓力數(shù)值解導(dǎo)入該數(shù)學(xué)模型中計(jì)算接觸面積解析解，實(shí)現(xiàn)了粗糙接觸體接觸面積的解析計(jì)算與仿真驗(yàn)證，根據(jù)COMSOL的仿真結(jié)果可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)學(xué)模型的進(jìn)一步修正，為后續(xù)接觸面積影響下的接觸電阻及接觸熱阻的研究提供了理論依據(jù)。

本發(fā)明授權(quán)一種三維粗糙表面接觸面積的計(jì)算方法在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.一種三維粗糙表面接觸面積的計(jì)算方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： 步驟1、設(shè)定等效粗糙面的微觀形貌參數(shù)，再在MATLAB軟件中根據(jù)微觀形貌參數(shù)生成等效粗糙面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再將點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入有限元軟件COMSOL中，利用COMSOL中的參數(shù)化曲面功能來(lái)構(gòu)建等效粗糙面； 步驟2、在COMSOL中，將步驟1構(gòu)建的等效粗糙面作為一個(gè)虛擬接觸件的接觸面，得到粗糙接觸體；將另一個(gè)虛擬接觸件的接觸面設(shè)置為剛性光滑平面，得到剛性光滑接觸體；兩個(gè)虛擬接觸件共同構(gòu)成等效三維接觸模型； 步驟3、在COMSOL中，確定兩個(gè)實(shí)際接觸件的各自的材料特性參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出粗糙接觸體的材料特性參數(shù)；再將計(jì)算出的粗糙接觸體的材料特性參數(shù)導(dǎo)入COMSOL中，再導(dǎo)入材料硬化曲線和幾何體位移曲線；最后將剛性光滑接觸體的材料特性參數(shù)導(dǎo)入COMSOL中； 步驟4、在COMSOL中進(jìn)行物理場(chǎng)及初始條件設(shè)置： 剛性光滑平面設(shè)置為固定約束，等效粗糙面設(shè)置為指定位移，在指定位移處輸入步驟3中導(dǎo)入的幾何體位移曲線； 等效粗糙面加入積分算子； 等效粗糙面與剛性光滑平面設(shè)定為一對(duì)接觸對(duì)； 步驟5、在經(jīng)過(guò)步驟3和步驟4設(shè)置后的COMSOL中，對(duì)步驟2獲得的等效三維接觸模型進(jìn)行網(wǎng)格剖分，然后進(jìn)行仿真計(jì)算；若仿真結(jié)果收斂，則得到COMSOL的仿真結(jié)果；COMSOL的仿真結(jié)果由接觸壓力數(shù)值解和接觸面積數(shù)值解構(gòu)成；若仿真結(jié)果不收斂，則返回步驟3，調(diào)整步驟3中的幾何體位移曲線的斜率以及步驟5的網(wǎng)格剖分中的等效粗糙面和粗糙接觸體的網(wǎng)格單元大小，直至仿真結(jié)果收斂； 步驟6、根據(jù)步驟3確定的兩個(gè)實(shí)際接觸件的材料特性參數(shù)以及步驟1中設(shè)定等效粗糙面的微觀形貌參數(shù)在MATLAB中構(gòu)造結(jié)合面接觸面積的數(shù)學(xué)模型，再將步驟5獲得的接觸壓力數(shù)值解導(dǎo)入該數(shù)學(xué)模型中計(jì)算得到MATLAB的仿真結(jié)果；MATLAB的仿真結(jié)果為接觸面積解析解。

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