1.一种粗糙表面重复加卸载接触的多尺度模型的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)基于三维WM函数仿真粗糙表面的生成；

步骤(2)将两个粗糙表面的接触简化为刚性平板与等效粗糙表面的接触，获得单个微凸体的加、卸载接触模型；

步骤(3)根据加卸载循环次数获得重复加卸载情况下的单个微凸体接触模型；

步骤(4)根据面积分布函数获得完整粗糙表面分别在加、卸载时的接触力学模型，根据不同的变形阶段获得不同的面积载荷公式，并得出不同加卸载循环次数下的参数变化规律以及面积载荷关系；

步骤(5)取不同粗糙度的实验试件进行重复加卸载实验，通过3D莱卡显微镜进行表面形貌的观测；根据每个加卸载循环结束之后的实验试件的形貌，通过计算得出表面形貌参数的变化规律；

所述步骤(1)按如下方法进行：

通过WM函数模拟粗糙表面z(x)的生成为公式(1):式(1)中，χ表示表面轮廓高度为z的位移坐标；D为分形维数(1

弹性临界频率指数nec为：

第一弹塑性临界频率指数nepc为：

第二弹塑性临界频率指数npc为:

式(2)、(3)、(4)中，fix表示所求值的整数部分，K为硬度系数，v为材料泊松比，K＝

0.454+0.41v，H为材料的硬度，E为等效弹性模量，G为轮廓参数，D为分形维数，γ为频率系数；

所述步骤(2)按如下方法进行：

(1)弹性临界变形量ωnec为

式(5)中，K为硬度系数，v为材料泊松比，满足K＝0.454+0.41v，H为材料的硬度，E为等效弹性模量，Rn为微凸体曲率半径；

给定变形 时，微凸体发生弹性变形，加载所对应的接触面积an与接触压力Fn的公式为

an＝πRnωn，

式(6)中，Rn为微凸体曲率半径，ωn为加载变形量，E为等效弹性模量；

卸载时对应的接触面积 与接触压力 的公式为

式(7)中 为卸载变形量， 为卸载时曲率半径，E为等效弹性模量， 为微凸体基底尺寸， 为接触面积，D为分形维数，G为尺度参数；

(2) 时，微凸体发生第一弹塑性变形；

加载过程中对应的接触压力Fnep1以及接触面积anep1为式(8)中，ωn为加载变形量，ωnec为弹性临界变形量，Fnec弹性临界接触载荷，anec为弹性临界接触面积；

卸载过程中对应的接触压力 以及接触面积 为

式(9)和(10)中,ωnmax为加载最大变形量， 为卸载变形量，Fnmax为加载最大变形量为ωnmax时对应的接触载荷，anmax为加载最大变形量为ωnmax时对应的接触面积，对于发生第一弹塑性变形的微凸体，计算公式为公式(11)，ωnres为残余变形量，计算公式如公式(12)；

式(11)中，Fnec和anec分别为弹性临界接触载荷和弹性临界接触面积，ωnec为弹性临界变形量，ωnmax为加载最大变形量；

残余变形量ωnres与加载最大变形ωnmax的关系为式(12)中，ωnmax为加载最大变形量；

卸载半径 与原始半径Rn的关系为

式(13)中E为弹性模量，σy为材料的屈服强度,ωnec为弹性临界变形量，ωnmax为加载最大变形量；

时，微凸体发生第二弹塑性变形；

加载过程中对应的接触压力Fnep2以及接触面积anep2为式(14)中，ωn为加载变形量，ωnec为弹性临界变形量，Fnec弹性临界接触载荷，anec为弹性临界接触面积；

卸载过程中对应的接触压力以及接触面积为：

式(15)和(16)中,ωnmax为加载最大变形量； 为卸载变形量，Fnmax为加载最大变形量为ωnmax时对应的接触载荷，anmax为加载最大变形量为ωnmax时对应的接触面积，对于发生第二弹塑性变形的微凸体，计算公式为公式(17)；ωnres为残余变形量，计算公式如公式(12)；

(3) 时，微凸体发生塑性接触；

当微凸体发生塑性变形时，加载过程中对应的接触压力Fnp以及接触面积anp为Fnp＝Han，anp＝2πRnωn    (18)式(18)中，Rn为微凸体曲率半径，ωn为加载变形量；卸载过程中，压力移除以后无恢复过程；

步骤3按照如下方法进行：

第一次加卸载循环结束，残余变形量ωnres1与残余曲率半径Ru1；

式(19)中，δ1为第一加载变形量，ωnres1为第一次加载结束时的残余变形量，ωnec为弹性临界变形量；

式(20)中，R1为初始曲率半径，E为弹性模量，σy为材料的屈服强度,ωnec为弹性临界变形量，δ1为第一次加载变形量；

则第二次加载时的变形量为δ2＝δ1‑ωnres1，ωnres1为第一次加载结束时的残余变形量；

第二次加卸载循环结束，残余变形量ωnres2计算方法为公式(21)，残余曲率半径Ru2计算方法为公式(22)；

式(21)中，δ2为第二次加载变形量，ωnec为弹性临界变形量；

式(22)中，Ru1为第一次加卸载结束时的曲率半径，E为弹性模量，σy为材料的屈服强度，ωnec为弹性临界变形量，δ2为第二次加载变形量；

第三次加卸载循环结束之后，计算方法如式(21)、(22)，每个加卸载循环中的接触面积以及接触载荷计算方法与第一次相同；

步骤4按如下方法进行：

面积密度函数公式如式(19)

式(23)中，D为分形维数，M为系数，计算方法为公式(24),anl对应频率指数为n的众多微凸体中的最大接触面积；

式(24)中，al为表面接触过程中在任意下压量下单个微凸体的最大的接触面积,anl对应频率指数为n的众多微凸体中的最大接触面积，nmin为最小频率指数；

(1)加载过程中，总的真实接触面积为

Ar3＝Are+Arep1+Arep2      (25)式(25)中，D为分形维数，M为系数，anl对应频率指数为n的众多微凸体中的最大接触面积，anec为弹性临界接触面积；

总的真实接触载荷Fr3为

Fr3＝Fre+Frep1+Frep2    (26)式(26)中，D为分形维数，G为尺度参数，M为系数，K为硬度系数，与材料的泊松比v有关，满足K＝0.454+0.41v，H为材料硬度，anec为弹性临界接触面积，anl对应频率指数为n的众多微凸体中的最大接触面积；

(2)卸载过程中，真实接触面积 为

u u

式(27)中，n (a)为面积分布函数， 对应频率指数为n的众多微凸体中的最大接触面积，D为分形维数， 为弹性变形区最大接触面积, 为卸载过程中第一弹塑性变形区最大的接触面积， 为卸载过程中第二弹塑性变形区最大的接触面积；

真实接触载荷 为公式(28)

式(28)中，K为硬度系数，与材料的泊松比v有关，满足K＝0.454+0.41v，H为材料硬度，ωnec为弹性临界变形量，加载最大变形量为ωnmax， 和 分别为弹性、第一弹塑性、第二弹塑性的卸载时接触压力， 为卸载过程中第一弹塑性变形区最大的接触面积， 为卸载过程中第二弹塑性变形区最大的接触面积；

对接触面积以及接触载荷进行无量纲处理得

(3)在重复加卸载的情况下，通过重复加卸载，得到不同加卸载次数下的面积载荷关系。

2.根据权利要求1所述的一种粗糙表面重复加卸载接触的多尺度模型的建模方法，其特征在于，步骤5按如下方法进行：(1)取不同的试件，上试件为40Cr钢，下试件为45钢，上试件粗糙度为0.04μm，下试件为

0.4μm/0.8μm/1.0μm/1.2μm四个不同粗糙度的试件，加工方法均为磨削；

(2)对上试件施加载荷，下试件上表面为实验表面，通过莱卡显微镜观察表面形貌的变化；

(3)采用结构函数法获得其表面分形维数D、轮廓特征尺度系数G；

(4)根据计算得到参数绘制相关图像，证明理论模型的正确性。