本文關(guān)鍵詞：基于彈性振子模型的界面摩擦黏滑行為研究

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【摘要】：隨著微機(jī)電系統(tǒng)和儲存裝置的發(fā)展,越來越多的機(jī)械系統(tǒng)運轉(zhuǎn)部件處于界面摩擦狀態(tài),微觀摩擦行為不僅影響系統(tǒng)的使用性能,同時也將影響系統(tǒng)的使用壽命。由于微觀摩擦狀態(tài)的摩擦特性與宏觀摩擦狀態(tài)的摩擦特性顯著不同,因此,對微觀摩擦行為的研究與控制變得尤為重要。本文通過建立微觀摩擦模型,主要分析了滑動速度、材料參數(shù)、等重要參數(shù)對界面摩擦黏滑行為的影響。 首先,基于能量非連續(xù)耗散觀點,建立了界面摩擦黏滑行為的動力學(xué)模型,仿真計算表明：黏滑行為不僅與原子間橫向剛度系數(shù)、原子質(zhì)量與晶格常數(shù)等系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)有關(guān),而且還與滑動部件的質(zhì)量、滑動速度等外界參數(shù)有關(guān)。材料的原子間橫向剛度系數(shù)、原子質(zhì)量、晶格常數(shù)、滑動機(jī)構(gòu)質(zhì)量越小、相對滑動速度越大,黏滑行為越顯著。 然后,基于Lennard-Jones (L-J)勢理論,建立了界面摩擦黏滑行為的非線彈性振子模型。仿真計算表明：摩擦界面單個原子受到的激勵力與原子間作用勢及晶格常數(shù)有關(guān),質(zhì)塊的黏滑行為與激勵力、相對滑動速度、質(zhì)塊質(zhì)量、系統(tǒng)剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)及真實接觸面積等內(nèi)外因素有關(guān)。相對滑動速度或真實接觸面積增大時,黏滑強(qiáng)度增強(qiáng),而質(zhì)塊質(zhì)量、系統(tǒng)剛度系數(shù)、系統(tǒng)阻尼系數(shù)增大時,黏滑強(qiáng)度減弱；系統(tǒng)剛度系數(shù)、系統(tǒng)阻尼系數(shù)增大時,黏滑頻率增大,而質(zhì)塊質(zhì)量增大時,黏滑頻率減��；真實接觸面積對黏滑頻率的影響不顯著。 隨后,基于摩擦界面微結(jié)構(gòu)與界面溫度的關(guān)系,建立了界面摩擦過程中界面原子熱振動的溫升模型。研究結(jié)論表明：考慮原子質(zhì)量單因素時,原子質(zhì)量的變化抑制了摩擦界面溫升,且界面溫度愈高抑制作用愈顯著；綜合考慮原子質(zhì)量及原子固有頻率影響因素時,在相對滑動速度較小且界面溫度較低的情況下,原子質(zhì)量的變化對摩擦學(xué)激活作用很小,而在相對滑動速度較高且界面溫度較高時,原子質(zhì)量對摩擦界面的溫升具有較為明顯的正向激活作用；晶格常數(shù)隨溫度變化的特性對摩擦學(xué)過程具有反向抑制作用,且摩擦界面晶體熱膨脹系數(shù)越大,其抑制作用愈顯著。 最后利用原子力顯微鏡實驗分析了云母、單晶硅片以及石英在界面摩擦條件下表面摩擦力的變化規(guī)律,通過實驗結(jié)果與本文所提理論結(jié)論的對比,證明所提出的理論和方法可行。
【關(guān)鍵詞】：界面摩擦 黏滑 非線彈性振子模型
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH117.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-23
• 1.1 引言9-10
• 1.2 微觀摩擦學(xué)的研究進(jìn)展10-21
• 1.2.1 界面摩擦研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 黏滑行為研究現(xiàn)狀11-20
• 1.2.3 納米摩擦測試儀器研究進(jìn)展20-21
• 1.3 課題意義與研究內(nèi)容21-23
• 1.3.1 課題意義21-22
• 1.3.2 論文的主要研究內(nèi)容22-23
• 2 基于線彈性振子的界面摩擦黏滑行為動力學(xué)研究23-33
• 2.1 引言23
• 2.2 MATLAB仿真軟件23-24
• 2.3 界面摩擦晶格振動與摩擦能量非連續(xù)耗散24-25
• 2.4 摩擦力脈沖計算模型25-26
• 2.5 原子受迫振動溫度計算26-28
• 2.6 黏滑行為動力學(xué)建模28-29
• 2.7 黏滑行為分析與討論29-31
• 2.8 本章小結(jié)31-33
• 3 基于非線彈性振子的界面摩擦黏滑行為動力學(xué)分析33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 龍格-庫塔法與離散傅里葉變換33-34
• 3.3 非線彈性振子模型34-37
• 3.4 黏滑行為動力學(xué)仿真分析37-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 4 界面摩擦熱效應(yīng)影響研究45-51
• 4.1 引言45
• 4.2 原子熱振動溫升模型45-46
• 4.3 溫度對摩擦學(xué)過程激活機(jī)制分析46-49
• 4.3.1 原子熱振動速度的影響46-47
• 4.3.2 原子固有頻率變化的影響47-48
• 4.3.3 晶格常數(shù)變化的影響48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-51
• 5 界面摩擦黏滑行為實驗研究51-57
• 5.1 引言51
• 5.2 AFM實驗裝置與方法51
• 5.3 AFM工作原理51-53
• 5.4 實驗儀器和試樣53-54
• 5.5 實驗結(jié)果與分析54-56
• 5.6 本章小結(jié)56-57
• 6 結(jié)論與展望57-60
• 6.1 結(jié)論57-58
• 6.2 本文的創(chuàng)新點58
• 6.3 展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-68
• 附錄 (部分仿真程序)68-79
• 攻讀學(xué)位期間的主要學(xué)術(shù)成果79-80
• 致謝80

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：949827