文章摘要:目的 建立三维粗糙表面法向接触刚度的有限元模型，研究法向接触刚度对粗糙度、自相关系数、弹性模量、屈服极限等参数的敏感性。方法 首先基于随机过程理论，采用二维数字滤波技术，生成满足Gauss分布和指数自相关函数的粗糙表面，建立三维粗糙表面接触有限元模型；然后根据结合面静位移与结合面受力关系推导出静刚度表达式，得到两粗糙表面的法向接触刚度；根据中心复合试验设计方法选取的样本点和有限元计算结果建立二阶响应面模型；最终定义了临界自相关系数，并研究了临界自相关系数与其他参数的关系。结果本文有限元计算得到的法向接触刚度结果合理，与试验结果相比最大误差不超过12.34%；弹性变形、塑性变形及真实接触面积随载荷增加逐渐增大；法向接触刚度与粗糙度呈现负相关趋势，在粗糙度不变时法向接触刚度随自相关系数先增大后减小，法向接触刚度与弹性模量呈负相关趋势，法向接触刚度与屈服强度呈正相关趋势，且粗糙度的改变对法向接触刚度影响最大；当压力为200MPa时，粗糙度、自相关系数、弹性模量、屈服极限分别为1.6μm、21.68、220GPa、235MPa时，法向接触刚度达到最大值121.53MPa/μm，优化后接触面的法向接触刚度提高247%；给出了临界自相关系数选取公式。结论本文所建立模型正确、准确，为粗糙表面法向接触刚度计算提供了一种有效方法，可为航空发动机安装边结构设计提供了理论指导。

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