(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211183467.5 (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 朱文峰　曹志成　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 蔡彭君 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06T 17/30(2006.01) (54)发明名称 一种基于分形的接触表面微观形貌构建方 法 (57)摘要 本发明涉及一种基于分形的接触表面微观 形貌构建方法， 步骤包括： 建立空间直角坐标系， 建立多个沟脊方向， 对沟脊方向进行编号； 分别 建立与沟脊方向对应的二维分形轮廓； 将二维分 形轮廓沿着对应的沟脊方向拉伸， 得到多条第一 沟脊， 在第一沟脊中引入特征幅值系数， 得到多 条第二沟脊； 将第二沟脊依次叠加， 得到第一三 维粗糙表面； 重复上述步骤， 得到第二三维粗糙 表面； 将第一三维粗糙表面和第二三维粗糙表面 中的任一表面旋转， 将三维粗糙表面叠加， 得到 新接触表面。 与现有技术相比， 本发明具有生成 各向异性表面、 实现粗 糙表面接 触等优点。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115510706 A 2022.12.23 CN 115510706 A 1.一种基于分形的接触表面 微观形貌构建方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 建立空间直角坐标系， 在空间直角坐标系中的基准面上建立多个沟脊方向， 所述沟脊 方向的建立原则为相 邻两条沟脊方向的夹角为θ＝π/R， 其中， θ为两条沟脊方向的夹角， R为 沟脊方向的总数， 对所述沟脊方向进行编号， 得到沟脊方向序号； 基于W‑M函数， 过坐标系原点， 在垂直于每个沟脊方向的平面上， 分别建立与沟脊方向 对应的二维分形轮廓； 将所述二维分形轮廓沿着对应的沟脊方向拉伸， 得到多条第一沟脊， 在第一沟脊中引 入特征幅值系数， 得到多条第二沟脊； 基于沟脊方向序号将第二沟脊依次叠加， 得到第一 三维粗糙表面； 重复上述步骤， 得到第二三维粗糙表面， 所述第二三维粗糙表面的沟脊总数与第一三 维粗糙表面的沟脊总数相同； 将第一三维粗糙表面和第二三维粗糙表面中的任一表面绕着垂直于基准面的旋转轴 向任意方向旋转π/2R， 基于沟脊方向序号将旋转后的三 维粗糙表 面和未旋转的三 维粗糙表 面叠加， 得到新接触表面。 2.根据权利要求1所述的一种基于分形的接触表面微观形貌构建方法， 其特征在于， 所 述二维分形轮廓的表达式为： 其中， ωr为每个沟脊方向的轮廓频率， Dr为每个沟脊方向的二维分形维数， γ为频谱密 度， n为频率指数， nmaz为最大频率指数， 为随机相位， z(x)为二维分形轮廓， x为x轴自变 量。 3.根据权利要求1所述的一种基于分形的接触表面微观形貌构建方法， 其特征在于， 所 述第一沟脊的表达式为： 其中， ωr为每个沟脊方向的轮廓频率， Dr为每个沟脊方向的二维分形维数， γ为频谱密 度， n为频率指数， nmax为最大频率指数， 为随机相位， z1(x,y)为第一沟脊， x为x轴自变量， y为y轴自变量。 4.根据权利要求1所述的一种基于分形的接触表面微观形貌构建方法， 其特征在于， 所 述第二沟脊的表达式为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115510706 A 2其中， Hr为特征幅值系数， z2(x,y)为第二沟脊。 5.根据权利要求1所述的一种基于分形的接触表面微观形貌构建方法， 其特征在于， 三 维粗糙表面的表达式为： 其中， r为沟脊方向序号， R为沟脊方向的总数， z3(x,y)为三维粗糙表面。 6.根据权利要求1所述的一种基于分形的接触表面微观形貌构建方法， 其特征在于， 所 述基准面为空间直角坐标系中任意两条坐标轴所围成的平面。 7.根据权利要求6所述的一种基于分形的接触表面微观形貌构建方法， 其特征在于， 所 述沟脊方向平分整个所述基准 面。 8.根据权利要求1所述的一种基于分形的接触表面微观形貌构建方法， 其特征在于， 所 述第一三 维粗糙表面为各向异性的三 维粗糙表面， 所述第二三维粗糙表面为各项同性的三 维粗糙表面。 9.根据权利要求1所述的一种基于分形的接触表面微观形貌构建方法， 其特征在于， 所 述新接触表面 等效于一个光滑 表面和一个粗 糙表面的接触。 10.根据权利要求1所述的一种基于分形的接触表面微观形貌构建方法， 其特征在于， 对所述沟脊方向进 行编号为： 从第1条沟脊方向开始， 直到第R条沟脊方向， 依次对每条沟脊 方向进行编号。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115510706 A 3