接触现象广泛存在于工程应用中,如机床、轴承、齿轮等机械设备与构件的结合部。接触现象对机械设备性能具有重要的影响。从微观角度来看,结合部相互接触的表面都是粗糙的,包含着很多微凸体。当粗糙表面间相互接触时,实际上是微凸体之间发生接触。同时,一些工程材料在硬化阶段表现出幂次硬化的特性,即幂硬化弹塑性材料。目前,关于幂硬化弹塑性材料接触的研究仍不充分。因此,为研究幂硬化弹塑性材料结合部的接触特性,本文首先考虑单个微凸体间的法向和切向接触行为；然后通过分析接触表面上微凸体的几何特征和位置分布,以及微凸体之间相互作用的影响,来研究粗糙表面间的接触特性；最后,基于微凸体间法向和切向接触研究,考虑微凸体间侧峰接触方式,建立微凸体法向接触刚度模型,并通过考虑微凸体几何特征、位置分布以及微凸体间相互作用,建立幂硬化弹塑性材料接触表面间法向接触刚度预测模型,并在结合部试件上对法向刚度模型进行实验验证。首先,考虑单个微凸体与刚性平面间的法向和切向接触过程。在法向接触方面,主要采用有限元方法分析法向加、卸载过程中接触载荷、接触面积等接触参数的变化规律,并通过对有限元结果的拟合,得到法向接触参数函数关系式。同时,考虑应变硬化指数、泊松比等不同材料属性对法向接触参数的影响。研究表明,在单个微凸体法向加卸载接触过程中,应变硬化指数对接触参数具有较大的影响,泊松比对接触参数也有一定的影响。在切向接触方面,分别考虑单次切向加载过程和循环切向加卸载过程。针对单次切向加载过程,采用有限元方法分析该过程中切向接触力、接触面积、Mises应力、接触压力等切向接触参数的变化规律,研究应变硬化指数对上述切向接触参数的影响,并得到切向力和接触面积的经验公式,该经验公式在较大的无量纲法向载荷范围内较为准确。针对循环切向加卸载过程,同样建立相关有限元模型,考虑包括切向力、耗能、塑性变形及接触面积在内的切向接触参数变化规律,以及应变硬化指数对切向接触参数的影响。然后,考虑幂硬化弹塑性材料面一面接触的接触特性。一方面,建立考虑微凸体间相互作用的面—面接触解析模型。测试得到接触表面实际形貌,通过微凸体识别方法得到接触表面上微凸体的位置分布和几何特征,然后考虑微凸体接触对基体位移的影响,即微凸体间相互作用,得到粗糙表面接触时的法向和切向接触参数。基于上述面—面接触解析模型,研究不同材料属性如应变硬化指数、弹性模量与屈服强度比以及泊松比等对微凸体间相互作用的影响。研究表明,接触表面实际形貌及基体基准线的选择在研究微凸体间相互作用时扮演重要角色。应变硬化指数和弹性模量与屈服强度之比对微凸体间相互作用的影响较为明显,而泊松比对微凸体间相互作用的影响几乎可以忽略。另一方面,建立面—面接触数值模型。采用小波技术对测量得到的接触表面原始形貌进行简化,并利用逆向工程技术对简化后的表面进行重构。然后建立有限元模型,分析刚性平面与简化后粗糙表面间的法向和切向接触过程,得到相应接触参数。通过面—面接触解析模型和仿真模型结果的对比,验证解析模型的正确性。最后,研究幂硬化弹塑性材料结合部法向接触刚度。基于微凸体间侧峰接触方式,改进单个微凸体与刚性平面间接触时的法向和切向接触参数的经验公式。通过考虑接触表面上微凸体的位置分布和几何特征,以及微凸体间相互作用的影响,建立幂硬化弹塑性材料结合部法向接触刚度预测模型。分别在不同材料和类型的两种结合部,即小型通用结合部以及导轨—安装面结合部上对法向接触刚度预测模型进行验证。一方面,针对小型通用结合部,按照所建立法向刚度模型预测法向接触刚度的流程,预测结合部法向接触刚度。通过法向接触刚度测量实验装置,得到小型通用结合部的法向接触刚度实验值,并以此验证法向刚度预测模型。另一方面,针对导轨—安装面结合部,对该结合部进行实验模态分析,得到前三阶模态参数实验值。同时,基于本文所提出的法向接触刚度预测模型,建立以法向弹簧单元模拟结合部法向接触刚度的结合部有限元模型,对其进行有限元模态分析并得到结合部有限元模态参数。将导轨—安装面结合部实验模态参数值与有限元模态参数值进行对比,证明本文所建立的法向接触刚度预测模型准确性。