本文關(guān)鍵詞：正庚烷微觀潤(rùn)滑摩擦特性的分子動(dòng)力學(xué)模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：摩擦現(xiàn)象存在于日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)的方方面面。對(duì)于相關(guān)問(wèn)題的研究,形成了一門新的學(xué)科——摩擦學(xué)(tribology)。無(wú)用的摩擦可造成大量的能量損失,也可導(dǎo)致接觸面之間的磨損,破壞設(shè)備,降低設(shè)備使用壽命,對(duì)于能源和環(huán)境都造成嚴(yán)重危害。據(jù)資料記載,因?yàn)槟Σ炼鴵p耗的一次性能源占全球一次性能源總量的1/3-2/3。因此減小摩擦可以保護(hù)設(shè)備,增加機(jī)械設(shè)備的使用壽命,節(jié)約能源,保護(hù)環(huán)境。隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步,潤(rùn)滑油膜的尺度已經(jīng)達(dá)到了微觀尺度,微觀尺度下的潤(rùn)滑油膜不再滿足流體的連續(xù)性理論,體現(xiàn)出了與固體相似的性質(zhì),也就是類固性,傳統(tǒng)的連續(xù)性理論對(duì)于微觀摩擦學(xué)不再適用,因此對(duì)于微尺度的潤(rùn)滑摩擦現(xiàn)象機(jī)制的揭示是目前研究的重點(diǎn),很多的科研工作者針對(duì)微尺度的潤(rùn)滑摩擦現(xiàn)象進(jìn)行了大量的研究,在實(shí)驗(yàn)和模擬計(jì)算方面都取得了很多的研究結(jié)果,不斷的對(duì)微觀機(jī)理進(jìn)行了揭示。在實(shí)驗(yàn)、CFD數(shù)值計(jì)算以及分子動(dòng)力學(xué)這三種方法中,分子動(dòng)力學(xué)方法在揭示微觀潤(rùn)滑膜的潤(rùn)滑機(jī)理方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)。分子動(dòng)力學(xué)模擬從分子和原子的角度出發(fā),采用統(tǒng)計(jì)力學(xué)的原理,從本質(zhì)上對(duì)潤(rùn)滑摩擦現(xiàn)象進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。本文采用該方法,系統(tǒng)的研究了限制在兩層鐵原子之間的正庚烷流體的微觀結(jié)構(gòu)特征和流變特性,具體內(nèi)容如下：(1)介紹了摩擦學(xué)基本概況,引出了研究微觀摩擦學(xué)的背景及意義,介紹了分子動(dòng)力學(xué)方法的研究進(jìn)展。(2)簡(jiǎn)要介紹分子動(dòng)力學(xué)基本原理、正庚烷模擬計(jì)算的分子力場(chǎng)和勢(shì)函數(shù),以及正庚烷物性參數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法。(3)正庚烷分子力場(chǎng)以及勢(shì)函數(shù)的選擇。通過(guò)使用較為簡(jiǎn)單的直鏈烷烴(烷烴是潤(rùn)滑油的主要成分之一,同時(shí)分子力場(chǎng)的開(kāi)發(fā)都是以烷烴為基礎(chǔ)的),采用分子動(dòng)力學(xué)的方法,應(yīng)用不同的全原子力場(chǎng)和聯(lián)合原子力場(chǎng)系統(tǒng)的模擬計(jì)算了正庚烷在不同溫度下的粘度、密度以及導(dǎo)熱系數(shù),從而選擇出成本最低、計(jì)算最準(zhǔn)確的原子力場(chǎng)和勢(shì)函數(shù)。通過(guò)一系列的模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn),OPLS-CHARMM聯(lián)合原子力場(chǎng)對(duì)粘度、導(dǎo)熱系數(shù)和密度的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值符合的很好,是一種既經(jīng)濟(jì)又準(zhǔn)確的原子力場(chǎng)。(4)薄膜潤(rùn)滑微觀特性研究。使用OPLS-CHARMM聯(lián)合原子力場(chǎng)對(duì)薄膜潤(rùn)滑進(jìn)行模擬計(jì)算,計(jì)算結(jié)果表明溫度越高,分子密度越小,壓縮時(shí)系統(tǒng)高度降低,在近壁面處有吸附膜產(chǎn)生,并且隨著溫度的提高而增厚。壓力越大,系統(tǒng)高度越低,越易形成層狀結(jié)構(gòu),但是在流體內(nèi)部仍保持一部分流體特性,這表明薄膜潤(rùn)滑是一種過(guò)渡狀態(tài),且是一種可以獨(dú)立存在的過(guò)渡狀態(tài)。(5)邊界潤(rùn)滑微觀特性研究。使用OP LS-CHARMM聯(lián)合原子力場(chǎng)對(duì)邊界潤(rùn)滑進(jìn)行模擬計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明當(dāng)油膜分為5層時(shí),分層結(jié)構(gòu)十分明顯,此時(shí)不管是溫度還是壓力對(duì)層狀結(jié)構(gòu)的形成影響都不大,當(dāng)溫度升高時(shí)摩擦力增大,當(dāng)壓力升高時(shí)。摩擦力增大,但是其近壁面分子的吸附作用以及潤(rùn)滑分子的類固性保持穩(wěn)定。當(dāng)潤(rùn)滑膜的厚度進(jìn)一步降低,達(dá)到3層分子層時(shí),壓力對(duì)潤(rùn)滑膜的影響是十分顯著的,當(dāng)壓強(qiáng)為250MPa時(shí),潤(rùn)滑膜的層狀結(jié)構(gòu)不明顯,繼續(xù)升高壓力,當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到500MP時(shí),潤(rùn)滑膜的層狀結(jié)構(gòu)非常明顯的分為三層,此時(shí)系統(tǒng)高度降低,摩擦力增大,潤(rùn)滑膜容易發(fā)生破裂。(6)凸峰接觸微觀特性研究。研究結(jié)果表明,當(dāng)壓強(qiáng)為250MPa時(shí),潤(rùn)滑膜在335K時(shí)發(fā)生破裂,增大壓強(qiáng)到500MP時(shí),潤(rùn)滑膜在315K時(shí)就已經(jīng)發(fā)生了破裂。同時(shí)本文考察了剪切速度對(duì)潤(rùn)滑膜破裂的影響,結(jié)果表明剪切速度越大,潤(rùn)滑膜的承載能力越強(qiáng)。將上層金屬材料改為Cu,探究摩擦副材料對(duì)凸峰接觸的影響,結(jié)果表明：鐵原子層對(duì)銅原子層造成了切削作用,摩擦副形變小,摩擦力減小。
【關(guān)鍵詞】：潤(rùn)滑摩擦 分子動(dòng)力學(xué)模擬 聯(lián)合原子力場(chǎng) 正庚烷
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH117
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-21
• 1.1 潤(rùn)滑摩擦簡(jiǎn)介12-13
• 1.2 潤(rùn)滑摩擦研究的背景及意義13-15
• 1.3 潤(rùn)滑摩擦研究方法及進(jìn)展15-19
• 1.3.1 潤(rùn)滑摩擦常規(guī)研究方法15-17
• 1.3.2 潤(rùn)滑摩擦分子動(dòng)力學(xué)模擬研究進(jìn)展17-19
• 1.4 潤(rùn)滑摩擦分子動(dòng)力學(xué)模擬存在的主要問(wèn)題19-20
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 2 分子動(dòng)力學(xué)模擬方法21-31
• 2.1 分子動(dòng)力學(xué)模擬簡(jiǎn)介21
• 2.2 分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算的基本原理21-23
• 2.2.1 模型建立及初始條件22
• 2.2.2 周期性和非周期性邊界條件22-23
• 2.3 分子動(dòng)力學(xué)求解方法簡(jiǎn)介23-24
• 2.4 分子動(dòng)力學(xué)力場(chǎng)及勢(shì)函數(shù)24-28
• 2.4.1 力場(chǎng)簡(jiǎn)介24-25
• 2.4.2 常規(guī)力場(chǎng)25-28
• 2.5 宏觀熱力參數(shù)統(tǒng)計(jì)方法28-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 3 分子力場(chǎng)及勢(shì)函數(shù)的選擇31-47
• 3.1 引言31-32
• 3.2 分子力場(chǎng)簡(jiǎn)介及模擬方法32-35
• 3.2.1 分子力場(chǎng)簡(jiǎn)介32
• 3.2.2 分子力場(chǎng)勢(shì)函數(shù)簡(jiǎn)介32-34
• 3.2.3 正庚烷流體基礎(chǔ)特性參數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法34-35
• 3.3 分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)介35-39
• 3.3.1 全原子力場(chǎng)分子無(wú)關(guān)性35-37
• 3.3.2 聯(lián)合原子導(dǎo)熱系數(shù)和密度的分子無(wú)關(guān)性37-38
• 3.3.3 分子動(dòng)力學(xué)的模擬體系38-39
• 3.3.4 模擬過(guò)程及邊界條件39
• 3.4 計(jì)算結(jié)果及討論39-46
• 3.4.1 時(shí)間自相關(guān)函數(shù)40-43
• 3.4.2 全原子力場(chǎng)粘度的模擬計(jì)算結(jié)果43
• 3.4.3 不同溫度下正庚烷的粘度比較43-44
• 3.4.4 全原子力場(chǎng)導(dǎo)熱系數(shù)模擬計(jì)算結(jié)果44-45
• 3.4.5 聯(lián)合原子力場(chǎng)導(dǎo)熱系數(shù)模擬計(jì)算結(jié)果45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 4 正庚烷多種摩擦方式的分子動(dòng)力學(xué)模擬47-82
• 4.1 薄膜潤(rùn)滑47-57
• 4.1.1 薄膜潤(rùn)滑模擬體系48-49
• 4.1.2 勢(shì)函數(shù)及力場(chǎng)參數(shù)49
• 4.1.3 模擬過(guò)程及邊界條件49
• 4.1.4 度對(duì)薄膜潤(rùn)滑油膜組成結(jié)構(gòu)的影響49-51
• 4.1.5 溫度對(duì)薄膜潤(rùn)滑速度分布的影響51-53
• 4.1.6 溫度對(duì)薄膜潤(rùn)滑摩擦力的影響53
• 4.1.7 壓力對(duì)薄膜潤(rùn)滑組成結(jié)構(gòu)的影響53-54
• 4.1.8 壓力對(duì)薄膜潤(rùn)滑界面滑移的影響54-55
• 4.1.9 速度對(duì)薄膜潤(rùn)滑的影響55-57
• 4.2 邊界潤(rùn)滑57-71
• 4.2.1 邊界潤(rùn)滑模擬體系57-58
• 4.2.2 模擬過(guò)程及邊界條件58
• 4.2.3 溫度對(duì)邊界潤(rùn)滑組織結(jié)構(gòu)的影響58-61
• 4.2.4 溫度對(duì)邊界潤(rùn)滑速度分布的影響61-63
• 4.2.5 溫度對(duì)邊界潤(rùn)滑摩擦力的影響63-65
• 4.2.6 壓力對(duì)邊界潤(rùn)滑組成結(jié)構(gòu)的影響65-67
• 4.2.7 壓力對(duì)邊界潤(rùn)滑界面滑移的影響67-69
• 4.2.8 速度對(duì)邊界潤(rùn)滑的影響69-71
• 4.3 凸峰接觸71-81
• 4.3.1 凸峰接觸模擬體系71-72
• 4.3.2 溫度對(duì)凸峰接觸潤(rùn)滑油組成結(jié)構(gòu)的影響72-73
• 4.3.3 溫度對(duì)凸峰接觸潤(rùn)滑油膜速度分布的影響73-74
• 4.3.4 溫度對(duì)凸峰接觸潤(rùn)滑膜摩擦力的影響74-76
• 4.3.5 溫度和壓力對(duì)于凸峰接觸的影響76-78
• 4.3.6 剪切速度對(duì)于凸峰接觸的影響78-80
• 4.3.7 金屬材料對(duì)于凸峰接觸的影響80-81
• 4.4 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-83
• 參考文獻(xiàn)83-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況90-91
• 致謝91-92

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1 鄭玉明;薩本豪;C.Ngo;L.De Paula;;熱核穩(wěn)定性的動(dòng)力學(xué)模擬[J];中國(guó)原子能科學(xué)研究院年報(bào);1990年00期

2 鄭博愷;羅施中;;粗�；瘎�(dòng)力學(xué)模擬在膜蛋白研究中的應(yīng)用[J];中國(guó)科技論文在線;2011年12期

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4 吳方棣;鄭輝東;劉俊劭;鄭細(xì)鳴;;分子動(dòng)力學(xué)模擬在化工中的應(yīng)用進(jìn)展[J];重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué));2013年10期

5 商志才;;液體氬結(jié)構(gòu)的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J];紹興師專學(xué)報(bào);1992年05期

6 熊大曦,李志信,過(guò)增元;氬氣熱力學(xué)參數(shù)和輸運(yùn)系數(shù)的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1997年11期

7 岳雅娟;劉清芝;伍聯(lián)營(yíng);胡仰棟;;有機(jī)分子在聚乙烯膜中擴(kuò)散過(guò)程的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J];化工學(xué)報(bào);2012年01期

8 劉娟芳,曾丹苓,劉朝,王德明;分?jǐn)?shù)布朗函數(shù)在分子動(dòng)力學(xué)模擬中的應(yīng)用[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2004年02期

9 羅彬賓;李祥;陳云飛;;超薄水膜剪切流的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2007年09期

10 霍德鴻,梁迎春,曲世民;微型機(jī)械力學(xué)行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究進(jìn)展[J];江蘇機(jī)械制造與自動(dòng)化;2001年04期

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1 黃慶生;吳洪明;吳建華;;用納米孔道測(cè)定蛋白質(zhì)序列的分子動(dòng)力學(xué)模擬[A];第八屆全國(guó)生物力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

2 岳紅偉;王艷;陳光巨;;不同的識(shí)別劑、剪切劑對(duì)接到DNA上的動(dòng)力學(xué)模擬比較[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第14分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 言天英;高學(xué)平;Gregory A．Voth;;分子動(dòng)力學(xué)模擬離子液體的結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)性質(zhì)[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第九屆全國(guó)量子化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨慶祝徐光憲教授從教六十年論文摘要集[C];2005年

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1 ;曙光超級(jí)計(jì)算機(jī)縮短病毒研究時(shí)間[N];中國(guó)電子報(bào);2006年

2 記者 耿挺;鋁如何對(duì)人體造成傷害[N];上�？萍紙�(bào);2014年

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1 張?jiān)瓢?微尺度下單晶硅疲勞失效機(jī)理的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

2 于華;蛋白質(zhì)—肽相互作用的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];浙江大學(xué);2015年

3 張仕通;層狀復(fù)合金屬氫氧化物理論模擬分子力場(chǎng)的建立及其結(jié)構(gòu)拓?fù)滢D(zhuǎn)變研究[D];北京化工大學(xué);2015年

4 馮婷婷;幾種重要疾病蛋白和抑制劑相互作用機(jī)理的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

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6 馮文玲;電離、電子貼附解離和氧負(fù)離子—甲烷分子反應(yīng)的從頭算動(dòng)力學(xué)模擬[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

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1 代春月;白細(xì)胞介素IL-8及受體CXCR1的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D];華南理工大學(xué);2015年

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