微动疲劳广泛存在于工业生产中,由微动现象引起的构件疲劳缩短了构件的裂纹萌生及其扩展时间,降低微动构件的服役寿命,进一步导致难以预估的财产损失。随着人类认识的进步和技术水平的不断提高,表面工程技术被普遍应用于各个工业领域。为了降低材料的磨损和减少裂纹的形成,对微动试件表面进行涂层处理,以期延长使用寿命。本文以圆柱/平面微动垫为研究对象,建立带有涂层的微动疲劳有限元分析模型。借助数值模拟,讨论了微动疲劳试件涂层表面的接触应力,分析涂层厚度、涂层与微动试件材料的弹性模量之比以及摩擦系数对圆柱微动垫模型的疲劳寿命的影响。本文的研究内容和成果有以下几个方面:(1)在ABAQUS中建立了圆柱微动垫试件和平面试件的有限元模型,基于Hertz接触理论,使建立的模型误差保持在理想的误差范围内,验证了有限元结果的精确性,减小了误差,更具说服力。然后基于此模型建立了带有涂层的微动疲劳模型。(2)研究了涂层厚度、涂层与微动试件材料的弹性模量之比以及摩擦系数对涂层接触区域应力场的影响。随着涂层厚度的增加,涂层表面接触区域切向应力增大,沿y轴的Mises应力先增加,在涂层的界面处Mises应力值发生较大的突变,导致Mises应力垂直降低,降低到一定程度后又缓慢减小,应力梯度(突变量)增大,沿涂层表面切向剪切应力先增加后减小,接触半宽a减小;涂层与微动试件材料的弹性模量之比越大,涂层表面法向接触应力峰值越大,沿y向的Mises应力存在突变,突变量也增大,最大剪应力随之增大,微动区域接触半宽a也减小;随着摩擦系数的增大,涂层微动疲劳接触表面和涂层平面试件界面处的剪应力峰值均增大,微动区域接触半宽a基本保持恒定。(3)基于临界面法的SWT微动疲劳寿命预测模型,分析涂层厚度、涂层与微动试件材料的弹性模量之比以及摩擦系数对研究对象疲劳寿命的影响。随着涂层厚度的增加,涂层圆柱垫与平面试件的微动疲劳寿命也增加;随着涂层与微动试件弹性模量之比的增大,涂层圆柱垫与平面试件的微动疲劳寿命随之减小;随着摩擦系数的增大,涂层圆柱垫与平面试件微动疲劳寿命减小。