MATLAB粗糙表面模拟与可视化分析系统

资 源 简 介

基于MATLAB开发的多功能粗糙表面模拟系统，支持多种建模方法生成可控参数的人工粗糙表面。集成三维可视化、统计分析与数据导出功能，适用于摩擦学、光学及材料表面性能研究。

详 情 说 明

基于MATLAB的粗糙表面多方法模拟与可视化分析系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB开发的综合性工具，用于生成和分析具有不同统计特性的人工粗糙表面。系统集成了多种先进的表面模拟算法，支持从参数化建模到三维可视化、统计分析乃至结果导出的完整工作流。该系统主要面向摩擦学、接触力学、光学散射、材料表面工程等领域的科研与工程应用，为表面形貌的定量研究和虚拟实验提供了便捷的解决方案。

功能特性

• 多方法表面模拟：支持基于高斯随机场、分形几何（如Weierstrass-Mandelbrot函数）等多种模型的粗糙表面生成。
• 参数化建模：用户可灵活设置表面尺寸（长度、宽度、网格点数）、粗糙度参数（如RMS高度、相关长度、Hurst指数）及随机种子，确保结果的可重复性。
• 模型校准：可选地导入实际表面的测量数据，对模拟算法的参数进行校准，提升模拟表面的真实性。
• 三维可视化：提供高质量的三维网格曲面渲染、等高线图等多种可视化模式，直观展示表面形貌。
• 表面统计分析：自动计算并生成表面形貌的关键统计参数报告，包括RMS粗糙度（Sq）、偏度（Ssk）、峰度（Sku），并可计算自相关函数、功率谱密度等。
• 灵活的结果导出：支持将生成的表面高度数据保存为MAT文件，将三维模型导出为STL格式（用于3D打印），将可视化图形导出为PNG/TIFF等常见图片格式（用于论文发表）。

使用方法

1. 运行主程序：在MATLAB环境中运行主脚本文件。
2. 设置参数：在弹出的图形用户界面（GUI）或根据命令行提示，输入所需的表面参数（尺寸、粗糙度特征等）。
3. 选择方法与生成：从可用方法中选择一种模拟算法，点击生成按钮创建粗糙表面。
4. 查看与分析：系统将自动显示生成的3D表面图，并可在界面中查看统计结果或调用其他分析功能。
5. 导出结果：使用界面提供的导出选项，将数据、图像或模型保存到指定路径。

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11，Linux 或 macOS。
• MATLAB：版本 R2018b 或更高版本。
• 必要工具箱：

* MATLAB基础模块 * Image Processing Toolbox（用于部分分析和可视化） * Statistics and Machine Learning Toolbox（用于统计分析） * Curve Fitting Toolbox（可选，用于模型校准）

文件说明

主程序文件作为整个系统的控制核心和用户交互的入口，负责整合所有功能模块。其主要能力包括初始化图形用户界面、接收并验证用户的输入参数、根据用户选择调用相应的表面生成算法、驱动三维可视化模块进行图形渲染、执行表面形貌的统计分析计算，以及管理各类输出文件的生成与保存操作。