李 玲，王晶晶，史小辉，杨亚兰，阮晓光

(1.西安建筑科技大学机电工程学院，西安 710055；2.西安陕鼓动力股份有限公司，西安 710075)

结合面在机床运行过程中起着传递运动、载荷和能量的重要作用，同时也是引起机床非线性和不确定性的根源[1−3]。研究表明，结合面的刚度约占机床中总刚度的60%～80%，其刚度值的大小和变化规律，直接影响着机床的静、动态力学性能和精度保持性水平[4−5]。因此，开展粗糙表面接触刚度特性的研究，对整机性能的评估与动态优化具有重要的理论指导意义。

Greenwood和Williamson[6]是较早开展接触理论研究的先驱者。他们将粗糙表面上微凸体高度分布看成随机函数，并基于Hertz理论提出统计学微观弹性接触模型(GW模型)，奠定了接触力学基础。为进一步完善粗糙表面的接触理论，Chang等[7]考虑微凸体变形过程中体积守恒原则，建立了粗糙表面的弹-塑性接触模型(CEB模型)。但该模型却忽略了微凸体由弹性到塑性变形的中间过程，使得在临界屈服点处接触载荷出现不连续现象。Zhao等[8]为弥补CEB模型的不足，将微凸体的变形分为弹性变形、弹塑性变形和完全塑性变形阶段，并利用多项式数学插值法建立了粗糙表面的弹塑性接触模型(ZMC模型)。该模型增强了接触载荷和平均接触压力在弹性屈服点与塑性临界接触点的连续性，但却忽略了光滑性，导致建立的接触刚度模型在2个临界点处均是不连续的。Kogut和Estion[9−10]利用有限元法，将微凸体的弹塑性接触变形区细分为2个子区域，建立出更高精度的弹塑性接触模型(KE模型)。……