扭动微动磨损是由于交变载荷作用下,发生于接触表面间角位移幅值较小的循环往复运动。扭动微动磨损广泛存在于交通工具、航空工业、人体关节、轴承球窝等紧固部件中,在损伤初期不易察觉,但是危害性极大。目前切向微动以及光滑面的扭动微动已广受关注,但考虑粗糙表面的扭动微动磨损研究甚少。在实际的工程机械中,接触表面并非绝对光滑,而是由大量微凸体构成,实际接触只发生在较高的微凸体上,其接触力学行为与光滑面接触时完全不同,对磨损演变以及温升的变化存在显著影响。因此,综合考虑粗糙表面轮廓对扭动微动磨损力学行为的影响,不仅能促进对扭动微动磨损损伤机理的认识,同时对实际工程机械中紧密配合件的扭动微动初始面配合设计和磨损防护具有指导意义。本文基于三维W-M分形函数利用SOLIDWORKS建立三维粗糙表面,同时利用ABAQUS用户子程序UMESHMOTION引入能量磨损准则,建立了三维球-粗糙面接触下的扭动微动热力耦合数值模型,研究加载条件以及初始表面粗糙度对扭动微动摩擦磨损过程以及温升分布的影响。主要研究内容如下:1.首先利用G-W模型的无量纲化接触面积解析解验证了粗糙面模型的合理性,同时与实验的磨损结果对比,验证了数值模型对扭动微动磨损预测的精确性和有效性。2.基于能量磨损准则,配合ABAQUS中自适应网格技术,对应实验磨损工况计算处各位应区域有限元磨损结果,其磨损轮廓与实验磨损轮廓均良好吻合;基于上述得以验证的磨损工况,改变加载条件,对7050铝合金的扭动微动磨损展开数值模拟分析,研究主要影响因素对粗糙接触表面磨损的力学行为及磨损演化、磨损程度的影响。结果表明:在各运行区域,摩擦剪应力、相对滑移距离、磨损体积、摩擦耗散能的数值与分布都呈现不同的变化规律;在相同运行区域下,不同的加载条件,上述结果变量的变化规律仍不相同,但基本与实验结果和理论结果相对应。3.通过MATLAB编写W-M函数,实现参数化建模,建立不同粗糙度表面的数值模型,不同粗糙度造成的应力奇异性各不相同,对接触力学行为的影响较大,因此,为准确预测不同表面几何扭动微动磨损演变,探究不同粗糙度对磨损的影响尤为重要。结果表明:不同的表明粗糙度对微动运行区域间过渡临界值存在明显影响;随着表面粗糙度的变化,接触面间的摩擦剪应力、塑性应变等力学行为也随之明显变化;另外,在各运行区域,不同粗糙度对磨损体积、摩擦耗散能、摩擦激活能、磨损率等磨损程度表征影响各不相同。4.建立粗糙表面扭动微动热力耦合预测模型,针对不同初始粗糙度和载荷条件下的温升变化以及温升对应力分布的影响进行分析,揭示扭动微动磨损中粗糙表面温升分布的规律,及温升对微动力学行为和磨损行为的影响。