摩擦學(xué)
關(guān)注創(chuàng)建者：丁峰 創(chuàng)建時間：2015-11-24
摩擦學(xué)的實例教程
[1]為了預(yù)測從動件何時脫離凸輪，本研究的作者對凸輪和從動件進(jìn)行了徹底的運動學(xué)和動力學(xué)分析。通過動態(tài)力分析確定設(shè)計失敗的凸輪接觸力和運動學(xué)參數(shù)值。但作者在分析時并未考慮材料選擇的影響。古拉布勞·帕蒂爾和蘇塔里亞[2]研究了潤滑油中不同濃度的抗磨添加劑對凸輪從動件副摩擦學(xué)參數(shù)的影響。作者得出的結(jié)論是，抗磨添加劑的最佳濃度取決于具體應(yīng)用以及凸輪從動件對中使用的材料類型。Nega Tesfie Asfaw [3]專注于使用有限元方法對凸輪和從動件系統(tǒng)進(jìn)行磨損分析（有限元法）。在結(jié)果部分，作者介紹了特定凸輪和從動件系統(tǒng)的磨損分析，其中包括顯示磨損模式和磨損量的圖表。作者還對模擬獲得的磨損與物理實驗中觀察到的實際磨損進(jìn)行了比較。本研究的結(jié)果是，根據(jù)理論和 ABAQUS 軟件結(jié)果，對于氣門機構(gòu)的上升動作，接觸壓力隨著凸輪角度的增加而增加。總的來說，本文為摩擦學(xué)領(lǐng)域做出了寶貴的貢獻(xiàn)通過演示使用有限元方法進(jìn)行凸輪和從動件系統(tǒng)的磨損分析。然而，該研究僅限于特定的凸輪和從動件系統(tǒng)，需要進(jìn)一步研究來探索材料對摩擦學(xué)性能的影響。Patel [4]作者全面概述了有關(guān)凸輪和從動件系統(tǒng)建模、設(shè)計和分析的文獻(xiàn)。除了討論當(dāng)前研究的局限性和差距之外，作者還介紹了眾多研究論文及其對該領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。桑杰·庫馬爾等人。[5]在本文中，作者對摩擦學(xué)性能進(jìn)行了研究凸輪和從動件的，包括接觸壓力；von 錯過了凸輪/從動件接觸的應(yīng)力和表面磨損分析。作者進(jìn)行了不同轉(zhuǎn)速下凸輪表面磷酸錳和鉻涂層的實驗。他們的研究發(fā)現(xiàn)，磷酸錳在減少磨損方面更有效，而且經(jīng)濟(jì)且容易在市場上獲得。盡管如此，這項研究采用了兩種涂層中相似的凸輪材料。
摩擦學(xué)是相對運動中相互作用的表面的科學(xué)和工程。傳統(tǒng)的摩擦學(xué)研究側(cè)重于發(fā)動機和機器零件的有效性、耐用性和性能。在摩擦學(xué)的許多領(lǐng)域，接觸壓力、磨損率和赫茲接觸應(yīng)力等摩擦學(xué)特性至關(guān)重要。
展開 摩擦學(xué)問題中各種因素往往錯綜復(fù)雜，涉及多門學(xué)科，例如，流體力學(xué)、固體力學(xué)、流變學(xué)、熱物理、應(yīng)用數(shù)學(xué)等等。由于摩擦學(xué)現(xiàn)象發(fā)生在表面層，影響因素頗多，這就使得理論分析和實驗研究都較為困難，經(jīng)典三維CFD或者有限元計算難度很大。
Tribo-X應(yīng)用場景
摩擦學(xué)是有關(guān)摩擦、磨損與潤滑科學(xué)的總稱，是在研究摩擦和磨損過程中兩個相對運動表面之間的相互作用。由于摩擦引起能量的轉(zhuǎn)換、磨損則導(dǎo)致表面損壞和材料損耗，因而潤滑是降低摩擦和減少磨損的最有效措施。
常用摩擦潤滑系統(tǒng)
對于典型機械零件的潤滑設(shè)計，如滾動軸承、齒輪、凸輪結(jié)構(gòu)、滑動軸承、止推軸承、活塞/氣缸等，Tribo-X計算軟件考慮摩擦學(xué)問題中的多種影響因素，能有效解決傳統(tǒng)CAE方法計算困難、計算速度慢的問題，精確考慮各種特性對摩擦學(xué)結(jié)構(gòu)的影響，包括混合摩擦、湍流效應(yīng)、微觀粗糙表面、氣穴等。Tribo-X可以計算潤滑系統(tǒng)的應(yīng)變、摩擦和溫度等；是一個“數(shù)字放大鏡”，查看摩擦接觸的內(nèi)部，更好的理解整個接觸過程。
Tribo-X完成典型問題的計算通常只需要幾分鐘。能夠充分考慮以下因素：
1、流體動壓
各種流體潤滑問題都涉及在狹小間隙中的流體黏性流動，描寫這種物理現(xiàn)象的基本方程為雷諾方程。各種流體的潤滑計算是基于對雷諾方程的應(yīng)用和求解。Tribo-X求解器基于雷諾方程，進(jìn)行對摩擦潤滑系統(tǒng)的計算。相比于經(jīng)典三維CFD所使用的Navier-Stokes方程，計算速度快，計算時間大幅降低，并且計算結(jié)果基本一致。
展開 摘要：利用Pro/E 建立三軸數(shù)控銑床的虛擬模型，以最簡化原則建立運動副坐標(biāo)系，對機床結(jié)構(gòu)進(jìn)
行分析，根據(jù)Karnopp 模型建立虛擬環(huán)境下任意三軸數(shù)控機床的摩擦動力學(xué)模型，并結(jié)合
ADAMS 軟件對XH － 714 型三軸數(shù)控銑床的圓周運動進(jìn)行仿真分析，驗證在加工過程中摩擦非
線性對數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)加工精度的影響
虛擬制造環(huán)境下數(shù)控機床的摩擦動力學(xué)建模與仿真.pdf
將PEEK與其他材料進(jìn)行共混改性，可提高其耐熱性能和耐摩擦磨損性能，PEEK的主要改性方法有如下幾種方式：1）無機填料改性；2）纖維類增強改性；3）聚合物共混改性及表面改性等。接下來，將對以上三類的研究進(jìn)行分享。
一、無機填料改性
王齊華等[1]使用納米SiC改性PEEK的耐磨性能，其研究結(jié)果表明，該種復(fù)合材料在于金屬對磨時會產(chǎn)生輕微的黏著轉(zhuǎn)移和疲勞磨損。納米顆粒尺寸的不同會造成不同的摩擦效果，粒徑較小會形成性能優(yōu)良的轉(zhuǎn)移膜，耐磨性也更好。
適當(dāng)?shù)氖褂脽o機填料改性PEEK材料，無機填料不僅可以提高材料的熱穩(wěn)定性而且能提高摩擦面的聚合物轉(zhuǎn)移膜效果。但是，無機填料的逐步增加耐磨性會出現(xiàn)先增加后減小的趨勢，同時過多的無機填料也會使得PEEK改性材料表現(xiàn)出更明顯的脆性，使用上會出現(xiàn)一定的限制。
摩擦磨損實驗
二、纖維類增強改性
碳纖維和玻璃纖維與PEEK之間表現(xiàn)了優(yōu)良的親和性，成為纖維增強PEEK的代表。纖維增強PEEK不僅可以提高材料的力學(xué)性能，同時還可以改善材料的摩擦學(xué)性能。
南京理工大學(xué)吳欣鑫[2]研究了碳纖維增強PEEK材料的熱力學(xué)性能和摩擦磨損性能。其結(jié)果表明在PEEK粉末中加入不同添加量和種類的碳纖維(Unoxidized或Oxidized )均能有效的提高復(fù)合材料的耐磨損性能，并且隨著添加量的增加CF/PEEK復(fù)合材料磨損率的變化趨勢基本相同，均是先逐漸減小后增加，只是變化的幅度不同。
展開 近日，中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所孫其君課題組報道了一種具有良好電學(xué)性能的纖維狀摩擦電化學(xué)晶體管，利用織物摩擦納米發(fā)電機產(chǎn)生的摩擦電勢成功耦合到纖維狀電化學(xué)晶體管的導(dǎo)電溝道，從而誘導(dǎo)可逆的摻雜/脫摻雜過程，并通過離子凝膠電介質(zhì)調(diào)節(jié)輸出電流，獲得了較高的電流開關(guān)比（~ 1286）、~nA量級的關(guān)態(tài)電流以及良好的靈活性和穩(wěn)定性。在柔性、功能化、智能化的自供電電子紡織品中有很大的應(yīng)用潛力。該成果以 “Fiber-shaped Triboiontronic Electrochemical Transistor”為題發(fā)表在Research上 (Research, 2021, 9840918)。
通過摩擦電納米發(fā)電機（TENG）可以很容易地獲取接觸起電誘導(dǎo)的摩擦電勢，這為調(diào)節(jié)半導(dǎo)體器件的電子輸運特性提供了一種有效的方法。在機械行為衍生的多功能應(yīng)用方向發(fā)展出了：邏輯器件、多功能傳感器件、摩擦電子存儲器、智能柔性/可穿戴傳感器、觸覺傳感人工突觸和機械塑性神經(jīng)形態(tài)器件等。聚合物電解質(zhì)、離子液體和離子凝膠等作為柵極絕緣體材料，可以實現(xiàn)在較低柵極電壓下對短溝道效應(yīng)的抑制，并有效降低器件功耗。通過在電解質(zhì)/半導(dǎo)體界面上形成的雙電層（EDL），形成了極強的界面電場實現(xiàn)對半導(dǎo)體器件的高效調(diào)控。離子凝膠已經(jīng)在基于MoS2的摩擦離-電學(xué)晶體管中得到了成功的驗證，顯示出優(yōu)異的電學(xué)性能，包括7個數(shù)量級的電流開關(guān)比，摩擦調(diào)制閾值?75 μm、 摩擦亞閾值擺幅?20?μm/dec。
與雙電層晶體管不同，有機電化學(xué)晶體管（OECT）可以更有效地利用離子注入，離子可以穿透半導(dǎo)體層，使得整個溝道中摻雜狀態(tài)的改變。
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摩擦學(xué)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
摩擦學(xué)的最新內(nèi)容
為了提高仿真效率，RecurDyn2025提供了兩個選項：</p><p><strong>1.剛體熱仿真模式 (Treat All FFlex Bodies as Rigid Bodies):</strong>對于<strong>不關(guān)注結(jié)構(gòu)熱變形</strong>的場景，此選項將所有部件視為剛體進(jìn)行動力學(xué)和摩擦生熱計算。
活動現(xiàn)場，東南大學(xué)科研團(tuán)隊展示了聲子摩擦學(xué)、高性能激光增材制造等八大前沿科研成果，天洑軟件同步發(fā)布工業(yè)軟件領(lǐng)域產(chǎn)教融合合作需求，推動產(chǎn)學(xué)研深度融合?。
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)摩擦盤的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)摩擦盤熱結(jié)構(gòu)耦合接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)熱結(jié)構(gòu)耦合動力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)摩擦盤熱結(jié)構(gòu)耦合接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS
220 基于matlab的考慮直齒輪熱彈耦合的動力學(xué)分析，輸入主動輪、從動輪各類參數(shù)，考慮潤滑油溫度、潤滑油粘度系數(shù)等參數(shù)，輸出接觸壓力、接觸點速度、摩擦系數(shù)、對流傳熱系數(shù)等結(jié)果。程序已調(diào)通，可直接運行。
兩個物體表面相互接觸即會產(chǎn)生相互作用力，研究具有相對運動的相互作用表面間的摩擦、潤滑與磨損及其三者之間關(guān)系即為摩擦學(xué)，目前摩擦學(xué)已涵蓋了化學(xué)機械拋光、生物摩擦、流體摩擦等多個細(xì)分研究方向，其研究的數(shù)值量級也涵蓋了亞納米到百微米的區(qū)間。摩擦本身是一種能量損耗現(xiàn)象，然而得到合理地利用也能產(chǎn)生巨大的正面效益，因此，準(zhǔn)確地測定磨損量并進(jìn)行精確的控制，是摩擦學(xué)研究中的一個重難點。
傳統(tǒng)的摩擦學(xué)研究側(cè)重于發(fā)動機和機器零件的有效性、耐用性和性能。在摩擦學(xué)的許多領(lǐng)域，接觸壓力、磨損率和赫茲接觸應(yīng)力等摩擦學(xué)特性至關(guān)重要。發(fā)動機和其他應(yīng)用的性能取決于對凸輪和從動件特性的分析，這是摩擦學(xué)的一部分。上述文獻(xiàn)綜述表明，人們對凸輪從動件進(jìn)行了許多研究。研究人員已經(jīng)證明了潤滑的效果磨損率、抗磨添加劑在潤滑中的作用、凸輪從動件副的運動學(xué)和動力學(xué)分析等。
摩擦學(xué)現(xiàn)象的參與涉及到要測試的性能、安全性和穩(wěn)定性等各個方面的結(jié)果的改進(jìn)[1]。水中厚度膨脹測試[128]也是判斷材料在潮濕條件下的重要參數(shù)。其他重要的摩擦學(xué)參數(shù)是通過在各自的實驗裝置中對天然纖維進(jìn)行物理測試來進(jìn)行和證明的[129]。這些摩擦反應(yīng)的性質(zhì)和特性對于開發(fā)更高效、更耐用的制動系統(tǒng)非常重要。
此外，拋光液對改變磨粒與工件之間的摩擦學(xué)性能起著重要作用，而水作為拋光液最主要和基礎(chǔ)的成分，對提高工件表面質(zhì)量和減少磨粒磨損有著積極作用。然而，在水介質(zhì)拋光過程中，由于磨粒對材料的去除發(fā)生在納米尺度上，使得去除過程較為復(fù)雜，在實驗中很難觀察到材料納米尺度的變形過程。因此研究藍(lán)寶石材料的變形及去除機理對指導(dǎo)其超精密加工具有重要意義。
(z-lib.org).pdf
Kalker - 1990 - Three-Dimensional Elastic Bodies in Rolling Contac.pdf
Lewis_Olofsson_2009_Wheel—rail interface handbook.pdf
車輛-軌道耦合動力學(xué),翟婉明著,北京：中國鐵道出版社_10473750.pdf
接觸力學(xué)與摩擦學(xué)的原理及其應(yīng)用
動葉前緣的粗糙化導(dǎo)致摩擦和空氣動力學(xué)損失的增加。由水份引起的性能劣化的第二個來源是在由碳鋼制成的靜止部件上發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象。這些包括后面的LP隔板側(cè)壁和LP內(nèi)缸。這種現(xiàn)象使表面變粗糙，增加了蒸汽流道路徑部件周圍的摩擦損失和泄漏。
1.5 機組通流部分結(jié)垢
汽輪機通流部分結(jié)垢與電廠機組運行的汽水品質(zhì)關(guān)系很大，不良的給水化學(xué)控制是汽輪機通流部分出現(xiàn)沉積物的主要來源。
