粗糙表面上微凸体间气穴对流量因子的影响

研究了粗糙表面上微凸体间气穴对用于混合润滑分析的流量因子的影响.在利用自编程序产生了具有不同纹理方向的随机粗糙表面的基础上,使用扩展的气穴方程分析了微凸体间气穴对压力流量因子、剪切流量因子的影响.计算结果表明:气穴的存在,在小膜厚比范围内会使压力流量因子有所增加,而使剪切流量因子减小;在大膜厚比范围内,气穴对流量因子的影响可以忽略不计;而且气穴对流量因子的影响与粗糙表面的纹理方向有关.因此,微凸体间气穴对流量因子的影响应加以考虑.     

MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF NANO-SCALE LIQUID LUBRICATING FILMS──Ⅰ.Simulation results for the fluid with spherical molecule

固体表面间的润滑处于不同于体相液体的特殊状态，现以球型分子液体为模型对吵状态下润滑剂的性质进行了分子这模拟。结果表明，随着膜厚减薄，薄膜中液体等效粘度增加，固－液相变的临界压力减小，说明在给米级薄膜中润滑剂可能在很低的压力下发生相变，从百表现现固体或类固体的性态。     

弹性接触中的表面微滑问题及数值求解

研究法向载荷和切向载荷耦合作用下的三维弹性点接触问题.当切向载荷不足使接触体发生整体滑动时,接触面产生微滑区域.对于异质物体的接触,即使仅有法向载荷作用,由于变形的不协调,接触面同样会产生微滑区域.运用半解析的方法求解微滑接触问题,影响系数通过Green函数得到解析解,压力和切应力的求解基于共轭梯度法和快速傅里叶变换法.算法仅在关心的接触区域划分网格,缩短计算时间.通过对比光滑同质物体接触的数值解和解析解来验证算法.分析正弦异质表面接触的压力分布、切应力分布、粘着区域.结果显示,由于粗糙峰的存在,粘着区域为多个不连通的区域.随着切向力的增加,压力分布沿着切向力相反的方向倾斜,切应力τx逐步变为正值,粘着区域沿着切向力相反的方向移动并逐渐变小.     

多壁碳纳米管在不同表面功能基团自组装膜上的沉积

制备了表面功能基团为氨基和甲基的自组装膜,将不同表面功能基团自组装膜浸入多壁碳纳米管分散液中沉积,实验观察到,表面为氨基的APTES自组装膜对分散液中的碳纳米管有静电吸附作用而均匀吸附一层碳纳米管,表面为甲基的OTS自组装膜对分散液碳纳米管有排斥作用力而没有吸附碳纳米管,这一实验对利用单根碳纳米管构造纳米电子器件与纳米机械具有重要意义。     

基于接触电阻法的表面膜损伤研究

为了研究摩擦副中表面膜的形成和损伤状态,用接触电阻法对润滑条件下往复运动的缸套/活塞环摩擦副进行了试验研究,提出了可揭示表面膜状态的表征方法,并成功观测到了磨粒对表面膜的损伤及恢复过程。研究表明:变载条件下表面膜状态发生显著变化;表面膜的损伤和愈合是动态的竞争过程。接触电阻可反映表面膜的实时信息。     

粗糙表面弹性变形对流量因子的影响

利用FFT技术计算粗糙表面的弹性变形,并提出弹性变形对流量因子影响模型,给出了几个该模型的计算实例,探讨了流量因子大小与计算区域边界压力大小的关系。结果表明,由于弹性变形的存在,使膜厚变大,因而对于横向表面和各向同性表面,压力流量因子比不考虑弹性变形时增大,剪切流量因子减小;对于纵向表面,压力流量因子减小,剪切流量因子增大。通过算例分析发现,粗糙表面弹性变形对流量因子的影响包括两部分,即对平均膜厚的影响和对粗糙度的影响,而后者是主要的影响。     

三维粗糙表面的计算机生成及其纹理控制

工程实际中,大部分机械加工后的表面都存在一定的纹理,纹理作为表面的一种空间特征,无法用单一的表面形貌参数来描述其各向异性特征。利用基于AR模型的二维数字滤波技术,通过计算机模拟生成具有指定自相关函数的粗糙表面;通过控制自相关函数来控制纹理,获得纹理的本质特征,在此基础上提出了一种能有效模拟所需表面纹理的自相关函数。结果表明:数字滤波的方法能比较准确地生成具有规定自相关函数的表面;表面纹理与自相关函数的周期分量相关,可通过控制自相关函数的周期特征来模拟具有周期性的加工表面纹理。最后通过与WYKO实测的表面对比以及由实测表面来获得自相关函数的图像对比,证实方法的有效性。     

弹性悬臂梁摩擦力测量机构的设计

摩擦力的测量始终是摩擦磨损试验机的重要组成部分之一。在自行开发的模拟缸套 /活塞环摩擦学性能的试验机中 ,采用弹性悬臂梁配合力传感器进行摩擦力的测量。推导了弹性悬臂梁测量摩擦力的公式 ,并用有限元软件分析了弹性悬臂梁的变形 ,确定了合适的截面形状。经试验验证 ,设计的摩擦试验机能够基本真实地反映缸套 /活塞环摩擦副的运动和摩擦学规律 ,具有较强的可信度。     

中间层液体的表面能对粘着行为中Pull-off力影响的实验研究

中间层液体膜存在的情况下,弯月面力(Cap illary Force)的作用使Pull-off力增加。中间层液体的表面能是影响弯月面力作用强度的重要因素之一。利用表面张力仪测量了1,2二氯丙烷、1,2乙二醇等5种液体的表面能,利用表面力仪测量了这5种液体作为中间层时Pull-off力的值。结果表明,在一定范围内,粘度相近液体量相同时,Pull-off力随表面能增加而增加;表面能相等时,Pull-off力随液体量增加而增加。     

单壁碳纳米管与石墨基底间摩擦的模拟研究

采用分子动力学模拟方法研究了常温300 K时,公度、不公度情况下,单壁碳纳米管CNT(10,10)在石墨基底上的运动、摩擦行为。计算中首先使碳纳米管在基底上弛豫平衡,而后施加持续时间500 fs的固定外力,撤去外力后碳纳米管在基底上减速至相对基底静止。结果表明,碳纳米管在石墨基底上不同的放置位置决定了它与基底接触面的微观构型,从而决定了碳纳米管的运动、摩擦规律。公度时,碳纳米管先在基底上滑动,摩擦力、平动能均呈现周期性起伏,之后碳纳米管在基底上滚动、滑动、翻转,滑动、转动之间运动形式的转变提高了能量耗散,增大了摩擦力,非公度时摩擦力约为公度时的70%。非公度时碳纳米管一直在基底上滑动,平动能和摩擦力不具有周期性。