机械结合面广泛分布在各类机械结构中,且结合面接触行为对机械结构乃至整个机械设备的刚度及阻尼有重要且复杂的影响,是机械设计过程中需要考量的重要环节。机械结合面是由两个发生接触的粗糙表面构成,对于单个粗糙表面在微观尺度上具有一定的几何形貌特征,且表面特征参数对结合面刚度及阻尼特性有直接的影响。一般机加工表面大多具有各向异性,构建合理的各向异性结合面接触模型对于机械结构和整机的优化设计有重要的理论指导意义。大多模型都是将结合面微凸体等效为球形,但是椭球形微凸体更具有一般性。为此,本文依据各向异性分形几何理论,并将结合面微凸体拓展为椭球体,对结合面接触刚度和接触阻尼进行建模研究,主要研究工作如下:(1)由于椭球形微凸体微接触点为微椭圆面,相较于以往的圆形接触面多出一个自由变量,通过一定的合理化假设,建立了分形表面微凸体与刚性平面的接触模型,进而基于各向异性分形几何理论,建立了考虑粗糙面各向异性的结合面法向接触刚度分形模型,将所建模型与以往模型进行对比,验证了本文建模方法的可靠性,并将结合面离心率对结合面刚度的影响规律进行了仿真分析,结果表明,结合面接触点离心率对结合面刚度有明显的影响,离心率越大,结合面法向接触刚度越大。(2)对于结合面椭圆形接触面,实际上其离心率以分布的形式存在,而非某一特定的值。根据结合面离心率的分布特征,假设其服从Beta分布,由离心率分布密度函数和结合面接触点面积大小分布函数求得关于椭圆形接触点面积和离心率的二维联合分布密度函数。进而基于(1)的研究,建立了依据各向异性分形理论的结合面法向接触刚度概率模型,并将结合面法向载荷、分形维数、分形粗糙度以及形状参数等对结合面法向刚度的影响规律进行了仿真分析,进而将所建模型与实验数据进行对比,表明对于结合面椭圆形接触点,离心率e(28)0.5或者结合面离心率服从Beta(5,5)时,较符合实际接触情形。(3)基于以上研究,依据各向异性分形几何理论与法向接触阻尼损耗机理,建立了基于各向异性分形理论的结合面法向接触阻尼概率模型,并通过模型数值仿真探究了结合面法向载荷、分形维数、分形粗糙度以及形状参数等对结合面法向阻尼的影响规律。