考慮微凸體相互作用的結(jié)合面靜摩擦因數(shù)模型*

張學(xué)良，許雍泰，趙海路

(太原科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，太原 030024)

0 引言

機(jī)械系統(tǒng)中存在大量結(jié)合面，結(jié)合面的靜態(tài)與動態(tài)特性影響著機(jī)械結(jié)構(gòu)的性能，摩擦是結(jié)合面接觸特性之一，對機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)有著重要影響。摩擦?xí)a(chǎn)生能量消耗與材料磨損，研究結(jié)合面摩擦對各種設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及社會生產(chǎn)有重要意義[1-2]。

國內(nèi)外學(xué)者對結(jié)合面摩擦進(jìn)行了深入研究，伴隨著結(jié)合面研究的發(fā)展，人們開展了基于統(tǒng)計模型的結(jié)合面摩擦研究與基于分形模型結(jié)合面摩擦的研究。CHANG等[3]基于GW模型，通過研究彈性微凸體的切向載荷建立了金屬結(jié)合面靜摩擦因數(shù)統(tǒng)計模型。尤晉閩等[4]考慮微凸體彈性、彈塑性和塑性3種機(jī)制建立了結(jié)合面靜摩因數(shù)統(tǒng)計模型。盛選禹等[5]基于分形接觸理論，建立了結(jié)合面靜摩擦因數(shù)預(yù)測模型。田紅亮等[6-7]對分形理論進(jìn)行改進(jìn)提出了金屬材料表面靜摩擦因數(shù)分形模型并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。張學(xué)良等[8]提出了與微凸體尺度等級關(guān)聯(lián)的考慮微凸體完全彈性、第一彈塑性、第二彈塑性和完全塑性4種變形機(jī)制的結(jié)合面靜摩擦因數(shù)三維分形模型。

上述研究對結(jié)合面靜摩擦因數(shù)建模進(jìn)行了一步步完善，但均未考慮微凸體相互作用對結(jié)合面摩擦產(chǎn)生的影響。結(jié)合面微凸體受到載荷作用接觸面積發(fā)生變化，與相鄰的微凸體逐漸產(chǎn)生擠壓作用，使得真實(shí)接觸面積與名義接觸面積的比例逐漸增大，從微觀上對結(jié)合面特性產(chǎn)生影響進(jìn)一步表現(xiàn)為宏觀現(xiàn)象[9]，故考慮微凸體相互作用分析結(jié)合面接觸靜摩擦因數(shù)更接近實(shí)際。……