在实际工程领域中,机械零件间的相互接触广泛存在,对于两接触物体的力学特性研究至关重要。在宏观上,认为物体表面是光滑平坦的,然而通过显微镜观测,真实物体表面是由许多凸起与凹陷的峰与谷组成,即为粗糙表面。两个粗糙表面的接触,实际是覆盖在物体表面上的这些微凸体间的接触。粗糙表面接触特性的预测在结构设计中起着重要的作用,如接头的接触刚度、微机电系统、接触元件的磨损等。本文基于分形接触理论,研究粗糙表面接触性能,首先应用Weierstrass-Mandelbrot函数对二维与三维粗糙表面进行了表征,分析分形参数与函数变量对表面形貌的影响。然后建立了考虑微凸体相互作用的二维粗糙表面接触模型,并且提出了考虑微凸体相互作用的三维各向异性粗糙表面接触模型,最后设计加载接触实验,将实验结果与三维接触模型理论计算结果进行比较,验证模型正确性。在建立两个粗糙表面接触模型时,为了简化计算模型,将两个粗糙表面接触理想化为刚性平板与等效粗糙表面接触。在二维模型中,推导得到单个微凸体在全塑性、弹塑性和弹性变形状态的接触面积与接触载荷的关系;分析单个微凸体在各变形状态下基底变形情况,基于分形接触模型,利用微凸体面积密度分布函数,推导得粗糙表面基底的局部总变形量;在MB模型基础上,结合基底局部变形量计算公式,最终得到考虑微凸体相互作用的二维粗糙表面接触模型。该模型研究了微凸体相互作用对实际总接触载荷与接触面积的影响,分析分形参数对面积-载荷关系的影响,并且将本模型与MB模型进行对比。研究结果表明:在恒定接触载荷下,有微凸体相互作用的无量纲接触总面积小于无微凸体相互作用的接触总面积;接触面积与分形粗糙度参数G成反比;随着分形维数D值的增大,无量纲总实际接触面积先从D=1.1增大到D=1.5,再从D=1.5减小到D=1.9。当本模型未考虑弹塑性变形与微凸体相互作用时,本模型无量纲接触面积-载荷关系与MB模型相等。在三维接触模型,同时考虑微凸体相互作用和微凸体各向异性分布两个方面对接触特性的影响。应用修正的双变量Weierstrass-Mandelbrot函数对三维各向异性粗糙表面进行了表征,当参数M=1时,粗糙表面为各向同性,当参数M≠1时,粗糙表面为各向异性。推导得到各变形阶段的单个微凸体接触面积与接触载荷的关系;获得了单个微凸体基底变形公式,通过考虑微凸体间的相互作用,推导得出粗糙表面基体的局部总变形;基于YK模型,建立了考虑微凸体相互作用的三维各向异性粗糙表面接触模型。研究了微凸体相互作用和各向异性对接触面积和接触载荷的影响。研究结果表明:粗糙表面在中、高载荷作用下的接触力学行为受微凸体相互作用的影响较大;在整个接触过程中,各向异性对粗糙表面的影响非常明显。通过设计粗糙表面接触实验,验证了本模型的正确性。