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功能性表面形貌在汽车钢板和很多摩擦副表面中已被广泛使用，并已被实践证明，在一定情况下具有较好的润滑或减磨和抗磨作用，但关于功能性表面形貌的摩擦学性能方面的理论研究到目前为止很少被涉及。本文在对功能性表面形貌的粗糙峰接触和润滑等问题的理论研究基础上，从机理上分析了功能性表面形貌对润滑的影响，在一定程度上实现了对如冷轧钢板冲压过程中的润滑与摩擦状态的主动控制。
为了实现对功能性表面形貌的摩擦学效应的主动控制，首先应对功性能表面形貌所具有的特点进行较全面的分析，同时这种研究应是后续理论研究的基础。为此文中从功率谱分析和特征参数提取两个角度对其表面形貌进行了研究。本文提出以二维ARMA建模方法对功能性表面进行功率谱分析。对于二维ARMA模型，提出了一个AR定阶和参数估计方法，这大大提高了参数估计的准确性和数值解的稳定性。文中所给的ARMA功率谱估计方法，在功能性表面形貌功率谱估计中表现出了非常高的分辨率。实现对功能性表面形貌主动控制的一个非常关键的部分为仿真所需形貌，因此文中对粗糙表面的仿真问题进行了研究。本文将AR模型应用在表面形貌仿真中，并取得了非常好的效果。为了进一步的理论研究需要，本文从糙峰接触和润滑的角度，对功能性表面形貌特征进行了较为全面的描述和参数提取。
粗糙峰接触是功能性形貌摩擦学效应的一个非常关键部分，而粗糙峰接触发生的变形对粗糙面间润滑的影响也深受人们的关心。因此本文利用椭圆弹塑性接触模型，对于功能性形貌中随机粗糙面的接触问题进行了全面分析，并得到了一些非常有意义的结论。结合粗糙面中接触峰弹塑性变形和部分流体润滑理论，文中提出了流量因子影响模型，这使得计算接触峰变形对流体润滑的影响成为可能。
规则凹坑对粗糙面间的润滑的影响研究是实现对功能表面性形貌摩擦学效应主动控制的最核心因素。为此本文对规则凹坑的油膜压力进行了计算，并在此基础上，给出了规则凹坑尺寸优化计算方法，优化过程中详细讨论了各种因素对优化结果的影响。为了实现对功能性表面形貌摩擦学效应的主动控制，必须对功能性形貌进行设计。本文结合粗糙峰微弹塑性接触模型，提出了规则凹坑表面的设计方案。该方案的提出使得理论指导规则凹坑表面的加工成为可能。
为了验证论文中主要理论，本文对不同尺寸规则凹坑表面进行了摩擦润滑试验。试验采用了针对激光加工凹坑表面的三销环试验方案。试验中对可能产生的误差进行了分析和克服。文中根据试验工况，计算了不同表面粗糙峰的接触和规则凹坑油膜压力。通过分析得试验结果与理论计算具有较好的一致性，这在一定程度上证明了本论文中相关理论。