機(jī)械密封摩擦副表面形貌的分形幾何表征
機(jī)械零部件表面的幾何形貌對(duì)微觀接觸、摩擦、磨損、潤(rùn)滑和密封有著顯著影響。因而，表面幾何形貌的表征一直是摩擦學(xué)等學(xué)科重要的研究課題之一。機(jī)械密封使由一組動(dòng)、靜環(huán)摩擦副組成的摩擦學(xué)系統(tǒng)，表面形貌及其變化是機(jī)械密封加工和工作過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的重要特征，這一特征在一定程度上決定著機(jī)械密封的摩擦特性和密封特性。因此，研究動(dòng)、靜環(huán)摩擦副粗糙表面的固有特性，正確表征摩擦副的初始表面和磨損后的表面，對(duì)了解動(dòng)、靜環(huán)摩擦副之間的泄露通道狀況，以及提高機(jī)械密封動(dòng)、靜環(huán)的磨合質(zhì)量具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
由于粗糙表面形貌及其復(fù)雜，一種參數(shù)甚至多種參數(shù)幾乎不可能把表面的形貌特征準(zhǔn)確無(wú)誤的描述出來(lái)。為此，人們從不同的角度提出了各種各樣的表征參數(shù)，如高度標(biāo)準(zhǔn)差、斜率標(biāo)準(zhǔn)差和曲率標(biāo)準(zhǔn)差，但這些方法的表征效果并不令人十分滿意。這是因?yàn)椋?*，粗糙表面的高度變化是一個(gè)非穩(wěn)定的隨機(jī)過(guò)程，高度分布的標(biāo)準(zhǔn)差與取樣長(zhǎng)度有關(guān)；**，粗糙表面具有幾何自相似和自仿射特征，即若將其輪廓反復(fù)放大，就能觀察到納米級(jí)甚至更小的粗糙度不斷增加的細(xì)節(jié)，這意味著不能定義表面的斜率和曲率；第三，表面粗糙度等統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)具有多重尺度的特性，在一定的測(cè)量條件下獲得的統(tǒng)計(jì)學(xué)表征參數(shù)，只能反映與儀器分辨率及取樣長(zhǎng)度有關(guān)的粗糙度等信息，而沒(méi)有反映表面粗糙度的全部。由此可見(jiàn)，有必要尋找一種尺度獨(dú)立的參數(shù)代替尺度相關(guān)的傳統(tǒng)學(xué)參數(shù)，用以表征粗糙表面形貌。

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