本文關(guān)鍵詞：納米油膜潤滑特性的分子動力學(xué)模擬

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【摘要】：著眼于長遠的可持續(xù)發(fā)展,潤滑設(shè)計有利于節(jié)約能源和原材料,進而延長機械設(shè)備使用壽命并提高工作可靠性,成為機械科學(xué)的必然趨勢。潤滑技術(shù)就是通過在相互摩擦表面之間施加潤滑劑而形成潤滑膜,借以避免摩擦表面直接接觸,達到減少摩擦磨損的目的。本文以膜厚處于納米量級的柴油潤滑薄膜為研究對象,對潤滑薄膜的結(jié)構(gòu)和潤滑特性進行了一定的探討。因為柴油的組分太過復(fù)雜,所以對柴油性質(zhì)進行的模擬研究很少。 本文首先根據(jù)柴油的組分分析實驗結(jié)果,使用量子力學(xué)的方法來計算了0#基礎(chǔ)柴油中主要有機分子的結(jié)構(gòu)和勢能參數(shù)；并在確保柴油薄膜中鏈烷烴和環(huán)烷烴的比例為4：1的前提下,建立了鐵襯底/柴油/鐵襯底的分子模型。其次,利用分子動力學(xué)模擬方法來研究受限于兩固體鐵襯底之間的不同厚度的柴油薄膜的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。我們詳細研究了滑移過程中柴油薄膜中的原子分布和分子的鏈端分布狀況,以此論證了界面間的分子構(gòu)型特點。結(jié)果表明在薄膜潤滑過程中出現(xiàn)了薄膜固化現(xiàn)象和橋接現(xiàn)象。 最后,對不同厚度柴油薄膜潤滑過程中的摩擦力以及計算等效粘度進行了分析比較。結(jié)果表明,隨著潤滑油薄膜膜厚的增加,油膜受到的摩擦力是逐漸減小的,與宏觀狀態(tài)下的情況相類似,因而對宏觀狀態(tài)的研究有一定的幫助。但同時,隨著潤滑油薄膜膜厚的增加,潤滑油薄膜的等效剪切粘度卻是降低的,不同于宏觀狀態(tài)下的液體潤滑膜的情況。 本文揭示了納米液體潤滑和宏觀液體潤滑的一些相似和不同之處,這些結(jié)果可對將來的納米潤滑研究有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：分子動力學(xué)模擬 摩擦 納米潤滑 柴油
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH117.2
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 序8-12
• 1 緒論12-18
• 1.1 研究背景12
• 1.2 研究意義12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 論文的研究內(nèi)容15-16
• 1.5 研究難點和創(chuàng)新點16-17
• 1.5.1 研究難點16
• 1.5.2 創(chuàng)新點16-17
• 1.6 本章小結(jié)17-18
• 2 分子模擬研究方法18-34
• 2.1 引言18-19
• 2.2 統(tǒng)計系綜19-21
• 2.2.1 微正則系綜20
• 2.2.2 正則系綜20
• 2.2.3 等溫等壓系綜20-21
• 2.2.4 等壓等焓系綜21
• 2.2.5 巨正則系綜21
• 2.3 分子間作用勢函數(shù)21-23
• 2.3.1 Lennard-Jones勢能21-22
• 2.3.2 AMBER力場22
• 2.3.3 CHARMM力場22-23
• 2.3.4 OPLS力場23
• 2.4 周期性邊界條件23-25
• 2.5 平衡態(tài)分子動力學(xué)模擬25-29
• 2.5.1 基本方程25
• 2.5.2 求解方法25-27
• 2.5.3 邊界條件與初值27-28
• 2.5.4 能量、溫度和壓力的控制28-29
• 2.6 柔性大分子動力學(xué)模擬29-31
• 2.7 傳輸系數(shù)31-32
• 2.7.1 擴散系數(shù)31
• 2.7.2 剪切粘度31
• 2.7.3 導(dǎo)熱系數(shù)31-32
• 2.8 分子動力學(xué)模擬程序32-33
• 2.9 本章小結(jié)33-34
• 3 柴油分子的建模34-44
• 3.1 引言34
• 3.2 柴油分子的組分分析34-36
• 3.3 柴油分子的建模過程36-42
• 3.3.1 理論基礎(chǔ)36
• 3.3.2 基于量子力學(xué)理論建立有機大分子模型36-40
• 3.3.3 基于分子動力學(xué)理論建立分子動力學(xué)模型40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 4 柴油薄膜的結(jié)構(gòu)特性44-56
• 4.1 引言44
• 4.2 模擬方法和過程44-48
• 4.2.1 模型系統(tǒng)44-46
• 4.2.2 模擬過程46-48
• 4.3 結(jié)果和討論48-55
• 4.3.1 正壓力分布48-52
• 4.3.2 原子數(shù)密度52-54
• 4.3.3 結(jié)構(gòu)54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 5 柴油薄膜的摩擦特性56-66
• 5.1 柴油潤滑過程的摩擦力分析比較56-60
• 5.1.1 單層油分子潤滑56-57
• 5.1.2 雙層油分子潤滑57-58
• 5.1.3 三層油分子潤滑58-59
• 5.1.4 三種厚度的油分子潤滑對比分析59-60
• 5.2 柴油潤滑過程的剪切等效粘度60-64
• 5.2.1 單層油分子潤滑61
• 5.2.2 層油分子潤滑61-62
• 5.2.3 三層油分子潤滑62-63
• 5.2.4 三種厚度的油分子潤滑對比分析63-64
• 5.3 本章小結(jié)64-66
• 6 結(jié)論和展望66-68
• 6.1 結(jié)論66-67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻68-72
• 附錄A72-106
• 作者簡歷106-110
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集110

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：784781