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龍圖騰網獲悉河北工業大學申請的專利一種三維粗糙表面接觸面積的計算方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN115033941B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-22發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202210776025.5，技術領域涉及：G06F30/10；該發明授權一種三維粗糙表面接觸面積的計算方法是由張長庚;余百川;李永建;楊慶新設計研發完成，并于2022-07-02向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種三維粗糙表面接觸面積的計算方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種三維粗糙表面接觸面積的計算方法，該方法將MATLAB的解析模型與有限元軟件COMSOL的仿真模型相結合，首先依據分形理論在MATLAB軟件中模擬生成三維各向異性粗糙表面，并在COMSOL軟件中對具有不同材料特性參數和表面形貌特征的彈塑性粗糙表面的接觸行為進行數值仿真計算；根據結合面材料特性參數與分形參數，在MATLAB中構造結合面接觸面積的數學模型，并將仿真獲得的接觸壓力數值解導入該數學模型中計算接觸面積解析解，實現了粗糙接觸體接觸面積的解析計算與仿真驗證，根據COMSOL的仿真結果可實現對數學模型的進一步修正，為后續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。

本發明授權一種三維粗糙表面接觸面積的計算方法在權利要求書中公布了：1.一種三維粗糙表面接觸面積的計算方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： 步驟1、設定等效粗糙面的微觀形貌參數，再在MATLAB軟件中根據微觀形貌參數生成等效粗糙面的點云數據，再將點云數據導入有限元軟件COMSOL中，利用COMSOL中的參數化曲面功能來構建等效粗糙面； 步驟2、在COMSOL中，將步驟1構建的等效粗糙面作為一個虛擬接觸件的接觸面，得到粗糙接觸體；將另一個虛擬接觸件的接觸面設置為剛性光滑平面，得到剛性光滑接觸體；兩個虛擬接觸件共同構成等效三維接觸模型； 步驟3、在COMSOL中，確定兩個實際接觸件的各自的材料特性參數，進而計算出粗糙接觸體的材料特性參數；再將計算出的粗糙接觸體的材料特性參數導入COMSOL中，再導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導入COMSOL中； 步驟4、在COMSOL中進行物理場及初始條件設置： 剛性光滑平面設置為固定約束，等效粗糙面設置為指定位移，在指定位移處輸入步驟3中導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定為一對接觸對； 步驟5、在經過步驟3和步驟4設置后的COMSOL中，對步驟2獲得的等效三維接觸模型進行網格剖分，然后進行仿真計算；若仿真結果收斂，則得到COMSOL的仿真結果；COMSOL的仿真結果由接觸壓力數值解和接觸面積數值解構成；若仿真結果不收斂，則返回步驟3，調整步驟3中的幾何體位移曲線的斜率以及步驟5的網格剖分中的等效粗糙面和粗糙接觸體的網格單元大小，直至仿真結果收斂； 步驟6、根據步驟3確定的兩個實際接觸件的材料特性參數以及步驟1中設定等效粗糙面的微觀形貌參數在MATLAB中構造結合面接觸面積的數學模型，再將步驟5獲得的接觸壓力數值解導入該數學模型中計算得到MATLAB的仿真結果；MATLAB的仿真結果為接觸面積解析解。

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