[发明专利]一种确定不同压强下接触界面收缩电阻的方法

摘要

一种确定不同压强下接触界面收缩电阻的方法，它包括通过测量仪器对接触界面进行局部统计观察，获得表征实际表面形貌的微凸体的信息，包括微凸体高度数量分布形式、微凸体高度标准差、微凸体面密度、微凸体曲率半径，使用这些信息最终得到接触界面在不通过压强下的收缩电阻。本发明能够跟踪获得表面的每一个微凸体的在不同压强下的状态及变化信息，可适用于任何形式的微凸体高度分布，不仅能计算的直流情况的收缩电阻，也能计算交流情况的接触界面的收缩电阻。本发明的结果可用于微波部件接触界面的等效电路模型的研究，为研究微波部件无源互调的非线性机理提供支撑。

主权项

1.一种确定不同压强下接触界面收缩电阻的方法，其特征在于步骤如下：(1)通过测量仪器获得能够表征实际接触界面表面形貌的微凸体信息，具体通过如下步骤：(11)使用测量仪器对接触界面的局部表面进行扫描观察，获得表面形貌的三维数据，并统计表面所有微凸体的高度、数量和微凸体的曲率半径；(12)根据测量得到的不同高度微凸体的数量，获得微凸体高度数量所服从的分布形式；(13)对所统计的所有微凸体的高度数据，进行数据处理，得到微凸体高度的标准差σ；(14)对统计的所有微凸体的曲率半径进行求平均，得到微凸体平均曲率半径r；(15)根据统计的微凸体的数量Ntotal和所选择的观察面积S，求得微凸体的面密度η，即单位面积上的微凸体数量η＝Ntotal/S；(2)根据步骤(1)得到的微凸体的面密度η以及接触界面的面积，即名义面积An，得到接触界面上总的微凸体数量Nc＝η·An；(3)根据步骤(1)得到的微凸体高度数量所服从的分布形式，以及微凸体的高度标准差σ，生成Nc个服从该分布形式的微凸体高度数据zi，i＝1，2……Nc；(4)从步骤(3)得到的微凸体高度数据中找出最大的高度数据zmax，设定一个变量d在区间[0，zmax]中变化；每变化一个d值，对应计算得到所有微凸体在对应d值下发生的形变量li＝zi‑d；(5)根据所研究的接触界面的材料特性，确定微凸体的临界形变量其中r为微凸体的平均曲率半径，H为材料的接触硬度，k为平均接触压力系数，E^*为等效弹性模量，ν₁、ν₂为两个接触界面金属材料的泊松比；E₁、E₂为两个接触界面金属材料的弹性模量；(6)利用步骤(4)获取的形变量l_i分别与临界形变量l_c进行比较；如果l_i≤l_c，则微凸体发生弹性变形，此时该微凸体的接触力为该微凸体的实际接触面积为πrl_i；如果l_i>l_c，则微凸体发生塑性变形，此时该微凸体的接触力为2πrHl_i，该微凸体的实际接触面积为2πrl_i；(7)由步骤(6)得到固定一个d值下的所有微凸体的接触力，将这些接触力进行求和，得到接触界面的总的接触力F，再用接触力F除以名义接触面积An，即得到在该d值下对应的压强；(8)由步骤(6)得到固定一个d值下的每个微凸体的实际接触面积A_i；直流情况下，每一个微凸体的收缩电阻交流情况下，每一个微凸体的收缩电阻分别对直流情况和交流情况下，单个微凸体的收缩电阻进行并联，即分别得到直流和交流情况接触界面总的收缩电阻其中，ρ为接触面材料的电阻率，δ为趋肤深度，随频率不同而发生变化，N为对应d值下，形变量l_i大于0的微凸体的个数；(9)改变d值，重复步骤(6)、(7)、(8)，得到不同d值对应的压强和不同d值对应的接触界面总的收缩电阻；进而得到直流和交流情况，不同压强下，接触界面的总的收缩电阻。