温度对微界面摩擦影响的研究

以微观界面摩擦为研究对象,分析了温度变化对材料摩擦性能的影响.基于Towle剪切强度-温度经验公式和晶格热动力学理论,推导出摩擦力与温度之间的理论计算公式.理论分析表明:当界面温度低于材料的德拜温度时,摩擦力随着温度的增加而降低.理论计算结果与原子力显微镜实验结果对比,发现二者趋势一致,表明本文提出的理论和方法可行. 关键词： 界面摩擦 真实接触面积 温度 摩擦力     

超声辅助搅拌摩擦焊仿真分析及实验

为解决传统的搅拌摩擦焊工艺存在的轴向压力过大、搅拌头易磨损、焊接表面存在缺陷等问题,设计了一种集搅拌头与夹心式纵扭超声振动换能器为一体的超声辅助搅拌摩擦焊工具头。对超声辅助搅拌摩擦焊工具头进行了模态分析与谐响应分析,确保换能器结构满足要求。应用仿真软件对超声辅助搅拌摩擦焊进行了流体场、温度场和声场仿真分析,验证了在搅拌摩擦焊过程中加入纵扭超声振动能够增强材料的软化率,提高焊接材料的塑性流动。搭建实验平台,进行了6061铝合金的超声辅助搅拌摩擦焊焊接实验。结果表明,纵扭超声的引入能够提高焊接过程中材料流动性,减小搅拌头的前进阻力和轴向压力,改善焊接表面质量。在焊头转速900 r/min、焊接速度1.4 mm/s、轴向压力2.6 kN、超声功率100 W时,焊接效果最好,能较好地应在铝合金、镁合金等焊接熔点比较低的轻金属焊接之中。     

基于滑动势能面的二维材料原子尺度摩擦行为的量化计算

近年来,二维材料优异的摩擦特性成为人们关注的焦点,然而目前缺乏理论上对其摩擦力进行快速、有效、精确的计算预测方法.本文提出采用密度泛函理论计算真实体系的滑动势能面,利用得到的"数值型势能面"替代传统的解析势函数,并结合Prandtl-Tomlinson模型,量化求解具有复杂形状势能面的真实二维材料体系的摩擦行为.基于该方法,揭示了原子力显微镜实验中观察到的石墨烯Moire纹超晶格结构的双周期"黏-滑"摩擦现象;理论预测了二维材料异质结构的层间超低摩擦现象,相对于同质材料,其静摩擦力和滑动摩擦力均成数量级降低,发现势能面起伏和驱动弹簧刚度均会影响层间相对滑动路径,进而对层间的摩擦行为产生影响.该方法同样可拓展到其他van der Waals作用主导的界面摩擦体系.     

声悬浮对超声减摩的影响

考虑了大气中的声悬浮效应,建立起摩擦付的动力学模型。用该模型计算了声悬浮对超声振动减摩的影响。并用已有的实验装置,分别在真空和大气条件下检测了声悬浮对摩擦付间相对接触时间的影响。理论和实验均证明当摩擦付间的预压力较小时,声悬浮的影响是不可忽视的。     

超声驱动的超声波振动减摩作用研究

借助于动力学原理,对超声驱动中的垂直超声波振动的减摩作用进行了理论研究。将超声电机定子和转子接触区定子表面一点的超声波振动分解成水平振动和垂直振动,并分析了两个方向振动对超声电机驱动作用的影响。提出水平振动产生摩擦驱动力,垂直振动影响水平驱动的效果,将垂直方向超声波振动的作用等效为普通滑动试验中垂直于滑动方向超声波振动的作用,揭示了垂直方向超声波振动是导致超声驱动动摩擦系数降低的原因。试验结果与理论分析定性地一致。     

超声马达振动片的理论与设计

本文从理论上分析了模式转换型超声马达振动片的振动理论，振动片顶端力的关系；推导出了振动片的弯曲振动对瞬态摩擦力的响应；讨论了振动片的频率漂移及其宽度和转子直径之间关系等问题，并给出了该振动片的具体设计方法。     

摩擦——一个古老而时髦的话题

介绍了在原子力显微镜基础上发展起来的摩擦力显微镜的原理,应用摩擦力显微可以测量原子级的摩擦力,从而为从微观上理解摩擦这一最为普遍的宏观物理象奠定了基础。同时,不评述了近十年严这一分为二或理论和实验两方面的研究进展。     

利用PASCO系统研究阻力情况下二自由度系统的振动

本文从理论和实验两个方面探究了二自由度系统的振动,在考虑摩擦力和空气阻力的影响后给出了运动方程.使用3个弹簧和两个位置传感器搭建了实验装置,利用PASCO系统进行了实验,并比照数值模拟结果,得出了本系统两传感器滑块所受的摩擦力分别为0.003 075 N和0.003 225 N,空气阻力系数C为1.0,并验证了所研究系统建模的准确性.本实验结果对多自由度系统的振动问题的研究有一定参考价值.     

载荷对壁虎刚毛束的摩擦各向异性特性影响的实验研究

用离体壁虎刚毛阵列在自制微黏附摩擦测试台上对预加载荷对刚毛摩擦与黏着的各向异性特性的影响进行了实验研究.实验结果表明,在逆壁虎刚毛自然弯曲方向卷出实现脱附时, 刚毛所受摩擦力与法向力成正比,摩擦系数为0.6;沿顺刚毛自然弯曲方向卷入实现黏附时, 随预载荷增加摩擦力增加,法向力由黏附力变为斥力.在同等预载荷下,卷入方向的摩擦力是卷出方向的2倍以上. 本文提出了摩擦各向异性特征参数,对壁虎刚毛的黏着与摩擦各向异性进行了定量表征, 这种特性是由刚毛的弯曲及多等级结构决定的. 关键词： 壁虎刚毛 黏着 摩擦 各向异性     

影响摩擦力形成的本质因素探讨

高中物理关于摩擦力的知识体系引自经典摩擦定律.但经典摩擦定律既没有包含也没有回答摩擦的起源这个根本性问题.目前,关于摩擦力本质的研究中,最有影响力的学说是粘着摩擦理论,这一理论较好地解释了库仑摩擦定律和其他许多摩擦现象,本文从这一理论出发,探讨影响摩擦力形成的几个相关性因素.