摩擦学研究的进展与趋势
3摩擦学研究的进展与趋势一、引言摩擦学是一门与机械表面界面科学密切相关的学科，它主要研究相对运动表面之间的摩擦、磨损和润滑规律及其控制技术。它涉及传统机械加工、交通运输、航空航天、海洋、化工、生物工程等诸多工业领域。统计资料显示，摩擦消耗掉全世界约1/3的一次能源，磨损致使大约60%的机器零部件失效，而且50%以上的机械装备恶性事故都起源于润滑失效或过度磨损。欧美发达国家每年因摩擦、磨损造成的经济损失占其国民生产总值（GNP）的2%～7%，而在工业生产中应用摩擦学知识和研究成果可以节约的费用占GNP的1.0%～1.4%［1］。我国已经成为制造大国，但远不是制造强国，在生产与制造过程中对资源和能源的浪费严重，单位国内生产总值（GDP）能耗约为日本的8倍，欧盟的4倍，世界平均水平的2.2倍，若按GDP的5%计算，2014年我国摩擦、磨损造成的损失达31800亿元，因此，开发和应用先进摩擦与润滑技术实现能源与资源节约的潜力巨大。另外，机械产品中的摩擦界面除了起到传递运动和能量的作用，还可具备防腐、减阻、吸声等特殊功能，对机械系统的效率、精度、可靠性和寿命等性能具有重要的甚至是决定性的作用。摩擦学理论与技术可用于改善机械系统工作效率、延长使用寿命、减少事故发生，为解决人类社会发展面临的能源短缺、资源枯竭、环境污染和健康问题提供有效的解决方案。人类很早就在生活和生产实践中应用摩擦与润滑技术，而对摩擦规律的科学探索也已有数百年的历史［2］。早在15世纪，意大利的列奥纳多·达·芬奇就开始对摩擦学理论进行探索，1785年法国摩擦学及物理学家库仑提出干摩擦的机械啮合理论，英国的鲍登等人于1950年提出了黏着摩擦理论。关于润滑，英国人雷诺于1886年根据前人观察到的流体动压现象，总结出流体动压润滑的基本理论，其后相继发展出了边界润滑（1921年）、
42014—2015机械工程学科发展报告（摩擦学）弹性流体动力润滑（1949年）和薄膜润滑（1990年）理论。鉴于摩擦、磨损与润滑的研究进展和在工业中的广泛应用及重要地位，1966年英国的 H. Peter Jost首次提出“摩擦学”这一术语，将其定义为“研究相对运动表面间的摩擦、润滑和磨损，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科”。对摩擦的研究主要是揭示摩擦力的起源及其能量耗散规律等基本的物理过程及机理。对材料磨损的研究旨在揭示材料去除机制以及影响因素，进而建立物理模型和数学描述，以及寻求润滑、表面处理等技术，以减少摩擦和控制磨损，对国民经济的发展具有重要意义。润滑是降低摩擦、减少或避免磨损的必要手段。研制和正确使用润滑剂和润滑技术是大幅度提高机械效率、保证机械长期可靠地工作、节约能源的最主要技术途径。为了生态环境的可持续发展，近年来摩擦学研究紧跟时代需要，以绿色、高效、多功能作为润滑技术的发展新方向。随着研究从宏观向微观领域的不断深入，表面效应和界面效应愈来愈突出，一方面为摩擦学基础理论和技术问题的突破提供了导向作用，另一方面又催生出更为宽广的一个新的研究领域——机械表面界面科学。随着我国从制造大国向制造强国的发展目标迈进，摩擦学专门知识对相关技术的指导作用及其重要性愈加凸显。随着我国产业升级的发展，制造业、航空航天、地面交通运输、能源、海洋、生物与仿生等不同工业领域对摩擦学技术提出了大量的迫切需求。特别地，近年来，我国政府部门和科技界十分重视工业基础，即关键基础材料、核心基础零部件/元器件、先进基础工艺和产业技术基础（简称“四基”）等能力薄弱的问题。2014年1月，工业和信息化部向中国工程院发出“关于委托开展工业强基战略研究的函”，指出基础能力不强是制约工业由大变强的主要瓶颈。摩擦学基础理论和技术的研究与“四基”密切相关，比如轴承、齿轮、螺栓、密封件、刹车片等基础零部件虽然看似简单，但是对其摩擦学机理及材料和生产技术的研究匮乏，严重制约了我国高端装备的升级换代与性能提升。针对各行业对摩擦学需求的迅猛发展，本报告主要概述了近5年我国在摩擦、磨损与润滑基础理论研究以及在不同工业领域应用中取得的创新性和突破性研究进展，通过对国内外研究进展进行对比，对今后摩擦学基础理论和应用技术的研究趋势进行了展望。二、近年最新研究进展（一）摩擦学基础理论1.摩擦机理及控制摩擦的起源与能量耗散机制及其控制一直是摩擦学基础研究的核心科学问题。黏着摩擦理论认为摩擦力来自表面间微观真实接触处的黏着点或表面膜的剪切应力，摩擦二项式中提出摩擦力由表面间机械作用和分子间作用力组成。从原子分子尺度来看，摩擦力主要与摩擦界面在滑动过程中存在的能量积累和突然释放的非稳态过程相关，非稳态过程导致原子振动并最终耗散为热。黏着和摩擦分别反映了接触界面发生相对运动时在法向和切向综 合 报 告
5遇到的抗力。法向黏着迟滞与切向摩擦能量耗散往往存在着耦合关系。材料的摩擦学行为是由摩擦副材料的跨尺度特性决定的，微观分子、原子尺度的接触和作用需要与宏观材料的力学特性结合，建立跨尺度多物理场模型，系统全面揭示宏观摩擦学现象与微观原子、分子尺度的表面界面作用的联系。微观界面的能量耗散最终导致了宏观摩擦中的热、力、光、电磁辐射等现象。很多关于摩擦机理的研究都是围绕不同尺度下的摩擦表面之间的基本行为和规律去展开的。（1）原子尺度摩擦和固体超滑机理摩擦总是直接发生在两固体表面之间的原子、分子间的直接接触与分离过程中。常见材料的摩擦通常伴随着磨损，导致固体表面的形貌异常变化，从而不容易开展分子原子量级的摩擦机理的研究。为了对摩擦机理进行深入探讨，人们尽量寻找一些原子级光滑的表面来进行研究，其中一些层状二维材料，如云母、石墨等是比较理想的选择。二维层状材料是由二维材料（如单层石墨烯、MoS2、h-BN等）堆叠而成的材料体系，因其层间剪切强度低，可以作为良好的固体润滑材料。胡元中小组通过计算体系势能起伏和任意滑移路径上的滑动能垒，获得了层间剪切强度，分别研究了石墨烯、氧化石墨烯、氟化石墨烯、MoS2层间摩擦机理。研究发现氧化石墨烯的静电吸引和氢键作用会导致较大的层间摩擦力，而理想氟化石墨烯（化学计量比1∶1）由于强电负性的氟原子之间具有的静电排斥作用，从理论上可以获得层间较小的摩擦力［3］。此外，层间摩擦力并不取决于界面电荷密度的绝对值，而是取决于滑动过程中的电荷密度涨落。当界面电荷呈现摩尔纹形状分布时，滑动过程中电荷密度涨落显著降低，从而获得超滑状态［4］。氟化非晶碳基薄膜在高真空条件下摩擦过程中通常表现为瞬间磨损失效，迄今为止，这种磨损失效的本质机制仍不清楚。王立平小组研究表明高真空条件下塑性变形引起的接触界面间强黏着是薄膜的主要失效机制。摩擦界面的C—F键和C—C键对周围的应力场分布和化学环境非常敏感，当施加应力或改变对偶材料的成键状态时，与摩擦密切相关的界面电荷分布发生明显改变，导致界面C—F键和C—C键的键长和键能发生相应变化，从而影响界面的稳定性和黏着相互作用［5］。清华大学郑泉水小组、魏飞小组在厘米级石墨片间和双壁碳纳米管管壁之间（卷曲的石墨烯层间）实现了超滑现象［6］。在研究中，他们制备了超长碳纳米管并用TiO2纳米颗粒进行标记和修饰，在光学显微镜和电子显微镜中分别进行了单根碳纳米管的操纵实验。在光学显微镜下，用气流吹动碳纳米管，发现在气流的作用下双臂碳纳米管的内层被拔出，气流减小后内层可以进行快速的回缩，这一实验结果预示了管壁之间可能存在超低的摩擦力。进而在扫描电镜中，利用纳米硅悬臂对双壁碳纳米管内外层间摩擦力进行了精确的测量，发现双壁碳纳米管内外层的层间摩擦力在纳米量级，摩擦力随着内层拔出长度没有明显改变，并计算了内外层间的剪切强度在帕斯卡量级。与碳管或者石墨烯之间的固体超滑类似，雒建斌小组将石墨烯涂到SiO2小球，然后与高取向石墨（HOPG）对摩，实现了超滑（摩擦系数为0.002），胡元中小组和张俊彦小组分别都对类金刚石固体薄膜的超滑
62014—2015机械工程学科发展报告（摩擦学）开展了理论和实验研究，丰富了对类金刚石剪切石墨化和表面钝化的超滑机理的理解。（2）界面摩擦调控摩擦现象无时无刻不存在于各种机械与人们日常生活中的相对运动表面之间。通常，在确定摩擦与润滑材料之后，经过磨合，人们能得到一个相对稳定的摩擦系数。要对摩擦力进行在线调控只能通过对法向载荷的调节来实现，而不能对摩擦系数进行调控。从材料学角度来看，界面摩擦性能与两个接触界面之间相互作用强度有关，因此可以通过多种方式控制两个接触界面之间相互作用强度，从而在一定程度上实现界面之间摩擦“主动”调控。目前国内的研究人员在这方面已开展不少研究。清华大学的孟永钢、田煜等人对摩擦的电磁场主动调控开展了长期研究，主要使用外加电磁场强度控制微纳表面之间的电磁力作用强度，从而改变两相对运动表面之间的法向和切向力作用强度。此外，通过控制导电摩擦副表面的电势来控制带电基团在固体表面的吸附或脱附，从而改变固体表面的剪切强度，调控得到不同的边界润滑状态和摩擦系数［7］。除了深入研究基于水基润滑的电控摩擦机理，还针对有机溶剂和离子液体体系，使用不同的离子液体（如1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（［OMIM］ BF 4）、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（［OMIM］ PF 6）和1-癸基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（［DMIm］ PF 6），溶解在碳酸丙烯酯中，对钢材质的球-盘摩擦主动控制开展了研究，得到了电势依赖的摩擦磨损行为，并可通过吸附的离子种类和表面浓度来解释相关现象［8］。中国科学院兰州化学物理研究所的周峰等人通过对固体表面修饰或无机/有机复合将一些响应性官能团引入固体表面或基体之中构筑各种响应性表面，通过施加外界刺激来改变固-液界面水化程度、微观形貌、化学组成、界面电荷等，实现固体表面润湿、黏附和摩擦的调控。通过将离子型单体接枝到固体表面，改变其亲疏水性实现了固-固界面摩擦电解质调控，摩擦系数可以从极低（～0.001）到极高（～1）连续调控［9］。将温度敏感单体（如N-异丙基丙烯酰胺）、酸碱敏感单体（含羧基、氨基官能团等）引入固体表面（或聚合物基体中），通过改变外界温度或环境pH值来改变特征官能团的水化程度从而实现摩擦系数的温度和酸碱度调控。通过改变接枝聚合物（或凝胶表面）在不同溶剂中的溶胀程度，或多元聚合物在不同溶剂之中重组可以实现固体表面溶剂调控［10］。据此原理，将两种或多种响应聚合物单体引入聚合物基体之中可以实现双刺激或多刺激敏感表面，实现了摩擦系数的多重调控［11］。通过外界刺激来改变界面摩擦系数，使得人们在不接触界面前提下可依据人的意志来改变界面的润滑性能。这些摩擦可控的界面在智能机械系统中有广阔的应用前景。（3）微纳结构的黏/脱附控制机理当固体结构尺寸减小到微纳米尺度，尺寸越小，表面力对微纳结构的黏附与摩擦行为的影响越大。随着纳米技术与纳米制造的发展，纳米摩擦学在微纳机电系统以及生物与仿生技术中的作用越来越大。除了人们通过现代纳米制造技术制造微纳米结构外，研究发现自然界的壁虎、蚂蚁、蜜蜂、苍蝇、蜘蛛和蜥蜴等动物或昆虫的强黏附和摩擦的控制能力综 合 报 告
7与它们足部的微纳米尺度的刚毛结构密切相关。与通常机械加工得到的粗糙表面可用球形或者椭球等来近似描述微观的粗糙峰形状不同，在扫描电镜下观察壁虎脚趾刚毛的微观结构发现其末端是纳米量级的铲状薄板结构。传统接触模型考虑的多为常见加工表面的粗糙度，发展了考虑球/平面接触的Johnson-Kendall-Roberts（简称JKR）等模型，在这些模型中主要考虑了不同表面之间作用势的分布情况，预测了脱附黏着力的大小，该力在不同分离方向上是各向同性的。传统球/平面的接触模型不能解释生物体刚毛这样的各向异性微纳结构的易脱附行为。清华大学的田煜与国外合作，提出了同时考虑摩擦力和黏着力的薄板剥离模型［12］：接触区域范德华力产生摩擦力，剥离区范德华力产生黏着力。壁虎通过脚趾卷入和卷出宏观动作，和刚毛自身的弯曲结构，可调节对刚毛末端的铲状薄板结构的剥离角度。脚趾卷入时对应小剥离角度和强黏着与摩擦，卷出时大剥离角度对应弱黏着与摩擦，从而可改变摩擦力和黏着力三个数量级以上，实现强黏附和易脱附。这种分区域考虑微观黏着与摩擦的模型也适用于其他微纳米结构的摩擦学行为的分析。根据黏着的剥离区域模型，提出了通过调节表面背部基底刚度、倾斜微柱几何与力学参数去优化强黏附、易脱附性能的方法，制备了末端带薄板结构的仿生表面，具有与天然壁虎刚毛类似的黏着与摩擦的各向异性，并研制了可对平面结构进行垂直抓持与释放的夹持器原型［13，14］。这些研究有助于深入理解微纳米结构的黏着与摩擦来源及其耦合规律，并展示控制和利用微纳结构与表面间的范德华力产生的黏着力的方法。2.材料磨损对材料磨损的研究旨在揭示摩擦过程中的材料去除机制，以及寻求润滑和表面处理技术控制摩擦和减少磨损。它对于国民经济的发展具有重要意义，不仅能够通过减摩降噪为国家节约资源和能源，同时可为我国高端制造业的发展奠定技术基础。本小节着重介绍近5年我国在材料磨损基础研究领域取得的重要进展，主要内容包括化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing， CMP）中的磨损、微观磨损、复合微动磨损、碳基薄膜磨损和载流磨损5个方面。（1） CMP抛光中的磨损CMP是超大规模集成电路制造的关键工艺步骤之一，是同时实现晶圆局部及全局平坦化的唯一手段。一直以来，超精密加工过程中产生的摩擦和磨损现象属于摩擦学研究领域，同样，CMP过程中的材料去除机理也需要用摩擦与磨损理论解释。CMP受化学作用、机械作用、热效应等各种因素的影响，过程极为复杂，到目前为止材料去除机理尚不完全清楚。因此，对 CMP过程中的摩擦、磨损与润滑现象进行研究，是揭示材料去除机理的基础，也是提升CMP效率和质量的关键。清华大学雒建斌、路新春团队针对集成电路铜互连布线和新型阻挡层的CMP过程中的润滑状态、摩擦化学行为和化学机械协同作用下的材料去除机理等关键问题开展了系统研究，并取得了一定进展，具体包括：①研制出CMP过程中纳米颗粒运动观测系统［15］，
摩擦磨损的主动控制研究进展
工业技术 ！ Ｑ： Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 摩擦磨损的主动控制研究进展① 汪久根薛峥 （浙江大学机械系 浙江杭州 ３１ ００２７） 摘要：通过选择材料配对与表面处理技术来控制磨损的手段有了新的发展，人们发明了通过外加电场或磁场或超声波场来控制摩擦副的 摩擦与磨损过程，这项技术正逐步走向成熟；正在电刷、滚动轴承等产品的摩擦学设计中得到应用。本文对这三种主动控制原理予以综 述，以期在机械产品设计中有意识地用其降低摩擦，减少磨损。 关键词：摩擦磨损 电场磁场超声波 应用 中图分类号：ＴＨ１１７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—０９８Ｘ（２００７）１１（ｃ）一００４１—０２ １引言 自从上世纪３０年代以来，人们相继发明 了磁流体润滑、电流变体润滑与液晶体润滑 以来，逐步实现了对润滑过程与状态的主动控 制；同时人们也追求主动控制机器中摩擦副的 摩擦过程和磨损过程，以减少机械零部件的磨 损，节约能源与材料消耗，也降低了机器的成 本并延长了机器的使用寿命。用电场控制摩 擦磨损过程起源于５０年代，用磁场的控制技术 起源于１ ９６８年印度学者的研究，用超声波的 主动控制技术开始日本学者的９０年代的超声 波电机和导轨的研究，其起源可追溯到物理学 中超声波的开始阶段，当时人们就试验研究ｒ 超声波对磨损的影响。 本文拟对外加场主动控制摩擦副的摩擦 磨损过程研究的历史与现状作全面的介绍，以 期在今后的机械设计中有意识地利用这三个 技术原理以更好地设计机器中的摩擦副。 ２电场控制 早在１９５３年英国学者就研究了电场作用 下的摩擦问题。人们研究外加电场对摩擦系 数、磨损率的影响，一方面是工程中的电接 触摩擦副的磨损，二是为了主动控制其它摩擦 副的摩擦和磨损。英国Ｈｕｒｒｉｃｋｓ￣１１研究了铝与 加碳黑橡胶的摩擦，在施加电压后摩擦系数上 升。日本的山本雄二等 认为表面间电流影响 表面膜形成，表面形成边界膜有利于提高摩擦 副的抗胶合能力，但施加电压过度时，降低了 表面膜形成并降低抗胶合能力。美国Ｂａｎｅｒ］ｅｅ 等 １试验研究了Ｃｕ—Ａｇ界面，发现当电流４０Ａ 时，界面间产生放电表面软化，表面快速磨损。 三本雄二…认为施加外部电压后摩擦系数上 升，但施加反向电压后摩擦系数下降。竹内彰 敏等【 １的试验认为，施加电压后滑动轴承的跑 合平稳，在跑合中摩擦系数下降很快。三本雄 二等‘ １的试验结果表明，低电压与低电流时球 盘摩擦副的磨损体积较小。日本的山本好夫 等【，１用销盘试验研究了摩擦学性能与自生电 压、磁场的关系，认为消除相对滑动界面间的 电流可以减少摩擦与磨损。Ｔｕｎｇ等ｉ １认为施 加电场可以减摩抗磨，摩擦系数可下降３５％。 我国学者翟文杰等１９ １２１试验发现摩擦自生 电势和摩擦力有很大的相关性，外加电压的大 小和极性对金属间的摩擦力有较大影响，外加 电压与摩擦自生电势抵消时的摩擦系数最小， 比无外加电压时的摩擦系数低ｌ２％～２６％；这 时外加电压可以阻止界面的电子流动而降低 摩擦力。金属摩擦副的摩擦力受自生电势、 对摩金属的相溶性及其品格点阵型式的综合 影响。他们对边界润滑的研究认为，电场及 其极性对摩擦副摩擦磨损性能影响的效果取 决于润滑剂和边界润滑膜的性质。在干摩擦 下，金属自身的表面膜对其摩擦行为和表面自 生电势有明显的影响，而且金属磨粒对摩擦行 为和自生电势的影响程度取决于磨粒性质与 摩擦副的粘附特性。 孟永钢等”３ｊ的板一板摩擦副的试验认为， 外加电压对摩擦系数的影响是可逆的，并且与 施加电压的历史无关。朱润生等【１ ４】认为外 加电场对ＢＨ一１型铁磁流体具有比较理想的 摩擦控制性能，并且摩擦系数的可控性不是润 滑材料普遍具有的性质。 ３磁场控制 印度学者ＭｕＪｕ等 ６１试验研究了磁场对 磨损的影响，认为用磁场来降低非磁性材料的 磨损是可行的，而且材料的相对硬度和温度对 磨损有影响，他们提出的用外加磁场降低磨损 的判据如式（１）所示， ， ：分别为低、高磁 渗透性摩擦件的硬度。满足式（１）时施加磁场 对降低摩擦副的磨损是有利的。 三本雄二ｌ ４】认为施加外部磁场后磨损率降 低，而且直流磁场比交流磁场的减磨效果好。 他们认为施加磁场后，碳钢的表面活性增强、 吸附膜对热扰动的阻力增强，对无极性油没有 检测到边界润滑增强作用，而对极性油观测到 边界膜增强作用。 ４超声波控制 研究超声波对摩擦副的摩擦磨损作用可 以追溯到２０世纪６０年代。日本学者Ｓａｓｅ等【ｌ Ｉ 用外界冲击波来减小导轨的静摩擦系数，他们 认为滑动速度越大、摩擦系数减少得越少；冲 击波能量越强、滑块质量越小，则摩擦系数越 小。目前对超声波与摩擦磨损得研究基本集 中于超声波电机的设计，日本的本田知己等ｉ 研究了超声波振幅和接触区形状对摩擦磨损 的影响，认为表面粘着、塑性变形和超声波振 幅有关，而且接触区形状对表面的摩擦力也有 显著影响。 我国学者曲建俊等 对用超声波振动减摩 机理的研究认为，电机定子上的超声波振动分 解成水平振动和垂直振动，水平振动产生摩擦 驱动力，垂直方向的超声波振动导致超声驱动 的动摩擦系数降低。 ５应用实例 集流研究电刷是这类技术的实例之一。 电刷不仅是摩擦副，而且通过电流受电场作 用。日本学者Ｗａｔａｎａｂｅ等１２２ ２ 试验研究了 空间用电刷的材料配比及其磨损，分析了接触 电阻、通过电流和材料配方（银和固体润滑 ＃ｄＭｏＳ，等混合物）对磨损量的影响。日本学 者Ｋｏｈｎｏ等【２４ 等试验研究了集流装置的纯铜 钢摩擦副的磨损机理，认为放电发热是磨损 的重要原因之一。 印度学者Ｐｒａｓｈａｄ等口 １对电场或磁场作 用下的滚动轴承失效进行了长期的研究，在文 献【２６ 中认为，在电场作用下滚动轴承的内圈、 外圈滚道会出现波纹和凹坑，内滚道上的波纹 间距小于外滚道的。这种波纹降低了接触面 积，导致轴承早期失效。关于电场和磁场对 滚动轴承接触疲劳、润滑等影响的研究，可 以参见Ｐｒａｓｈａｄ的系列研究结果。 ６结语 利用电场、磁场、超声波场来主动控制 摩擦副的摩擦磨损过程与状态对机械设计具 有实际工程价值，在机器设计中应予以重视。 分析外界物理场对机器中摩擦副的粘着 磨损、疲劳磨损、磨粒磨损等的作用，对正 确设计机器、预测机器失效形式及其控制具 有实际意义；从而通过正确设计来主动控制机 器中摩擦副的失效，延长机器使用寿命。 参考文献 【１】Ｈｕｒｒｉｃｋｓ Ｐ Ｌ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｐｐｌｉｅｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｏｎ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｂｌａｃｋ ｆｉｌｌｅｄ ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ［Ｊ１．Ｗｅａｒ， ｌ９７９，５２：３６５－３８０． 【２】Ｙａｍａｍｏｔｏ Ｙ，Ｈｉｒａｎｏ Ｆ．Ｓｃｕｆｆｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｅｓｔｅｒｓ １Ｉ：ｅｌ－ ｆｅｃｔ ｏｆ ａｐｐｌｉｅｄ ｖｏｌｔａｇｅ［Ｊ】．Ｗｅａｒ，１９８１， ６６：７７—８６． 【３】Ｂａｎｅｒｊｅｅ Ａ，Ｇａｒｓｈａｓｂ Ｍ，Ｚｈａｎｇ Ｌ Ｒ， Ｚｈａｎｇ Ｊ Ｇ，Ｖｏｏｋ Ｒ Ｗ．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｕｒ－ ｒｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ ｗｅａｒ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ａｔ ａ ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｃｕ－Ａｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ［Ｊ】．Ｗｅａｒ， ｌ９８３，８６：３４ｌ一３５２． １４ｌ Ｙａｍａｍｏｔｏ Ｙ．Ａｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｆｒｉｃ－ ｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｅａｒ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ［Ｊ】．Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ，１９９３，３８（８）： ６７８—６８４． 【５】Ａ．Ｔａｋｅｕｃｈｉ，Ｍ．Ｓａｔｏ，Ｈ．Ａｏｋｉ， Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｐｐｌｉｅｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｏｎ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉＣＳ ｕｎｄｅｒ ｍｉｘｅｄ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ （下转４３页） ①基金项目：浙江省科技攻关项目（２００６Ｃ３４００１），中国 波兰政府间合作项目２００６—２６２（３２—４０） 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ ４ １
高速切削摩擦学研究
・工艺与装备・ 组合机床与自动化加工技术
文章编号：１００１—２２６５（２０１０）１０～０１０２—０５
高速切削摩擦学研究
颜聪明，林有希
（福州大学机械工程及自动化学院，福州 ３５０００２）
摘要：高速切削过程中的摩擦直接影响刀具失效（磨损和破损），刀具使用寿命、工件的加工精度以及
已加工表面质量。文章综述了高速切削摩擦学研究进展，重点介绍了高速切削中刀 屑之间和刀一工
之间的摩擦学特性，阐述了刀具前刀面与后刀面的磨损形态和磨损机理，以及高切削过程中的冷却／
润滑条件和不同的切削环境对刀具和工件的影响。展望了高速切削摩擦学的发展方向。
关键词：高速切削；摩擦；磨损；润滑
中图分类号：ＴＧ５０６．１；ＴＨＩ Ｉ７．１ 文献标识码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ
ＹＡＮ Ｃｏｎｇ—ｍｉｎｇ，ＬＩＮ Ｙｏｕ—ｘｉ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｆｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ ３５０００２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｏｌ ｆａｉｌｕｒｅ（ｗｅａｒ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ），ｔｏｏｌ ｌｉｆｅ，ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｍａｃｈｉｎｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｑｕａｌｉｔｙ ａｒｅ ｉｎ－
ｆｌｕｅｎｃｅｄ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｙ ｔｈｅ ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐ ｅｅｄ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ．Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｐ ａｐ ｅｒ ｒｅｖｉｅｗｓ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ
ｏｆ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｒ／ｔｈｅ ｈｉ曲ｓｐｅｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｏｏｌ—ｃｈｉｐ ａｎｄ ｔｏｏｌ－ｗｏｒｋｐ ｉｅｃｅ ｉｎ ｈｉｇｈ ｓｐ ｅｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ，ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｗｅａｒ ｐ ａｔｔｅｒｎ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｋｅ
生活中的物理之摩擦
生活中的物理之摩擦
一、摩擦学发展史
其实我们早在史前运用了摩擦。摩擦起火，可以说是人类对摩擦的最早认识
和运；再者，在公元前2000年左右我国劳动人民就已使用古车、滑车等，据说车轮是人类历史上的最大发明之一，对于这些事物的使用，大大减少克服摩擦所
做的功。在摩擦学史上，对其作出巨大贡献的有里奥纳德.达.芬奇、伽利略、牛
顿、阿蒙顿和库仑等。里奥纳德.达.芬奇第一个对摩擦提出了科学的论断，他认
为摩擦力与载荷成正比，而与名义接触面积无关，摩擦力的大小为其重量的四分
之一，即摩擦系数为0.25；在对动力学和摩擦现象的研究方面，伽利略发现了“惯性原理”—如果运动着的物体未被扰动，则他将继续沿一直线做等速运动；牛顿
提出了著名的经典力学基础定律；后来阿蒙顿和库仑用实验来验证了摩擦力与法
向载荷成正比，他们先后分别提出了摩擦第一、二定律和摩擦第三定律。
二、摩擦的原理
自科学家对摩擦的研究以来已历时五百多年，目前摩擦学已有了很大的进
展，出现各种理论来阐述摩擦本质，但至今仍无统一理论，下面简要介绍摩擦研
究中的几种主要理论。
1机械理论
十八世纪以前，研究摩擦的许多学者把摩擦的起因说成是由于表面的凹凸不
平，即当两个固体表面发生接触时，由于表面凹凸不平处的互相齿合，而产生阻
碍两固体运动的阻力，称为“机械理论”。巴拉认为摩擦是沿粗糙面上升的结果，
而摩擦系数为粗糙斜角的正切，表面越粗糙摩擦系数越大。实践表明，机械理论
只适用于粗糙表面。
2分子理论
产生摩擦力的主要原因在于两物体摩擦表面间所持有的分子力即为分子理
论，运用分子间存在吸力和斥力是分子间距离的函数，当一个物体沿另一个物体
滑动时，由于表面存在粗糙度，某些接触点的分子间的距离很小，它们之间产生分子斥力，而另一些接触点的分子间的距离较大，它们之间产生分子吸力。由此
推导出摩擦系数与接触面积成正比，与载荷立方根成反比。
3粘着理论
当两表面相接触时，在载荷作用下，某些接触点的单位压力很大，这些点将牢固地粘着，使两表面形成一体，当一表面相对另一表面滑动时，粘着点则被剪
界面黏滑摩擦现象的研究进展
界面黏滑摩擦现象的研究进展
宋保江;阎绍泽
【摘 要】从宏观尺度和微观尺度两个方面介绍了界面黏滑摩擦的研究进展,重点概述了宏观黏滑现象及其摩擦特性、微观黏滑现象及其摩擦特性、黏滑摩擦的建模以及黏滑实验研究进展,分析了现阶段界面黏滑摩擦研究中的重点问题.最后指出,从微观和介观尺度上研究界面摩擦行为是黏滑摩擦的未来发展方向.%The recent
progresses in stick-slip friction on both of macroscopic and microscopic
scales were reviewed.The friction properties embodied by the macroscopic
stick-slip phenomenon,the discovery of the microscopic stick-slip
phenomenon and the influence factors of the microscopic stick-slip friction
were introduced.The achievements of the modeling researches and
experimental studies in the field of stick-slip frictions were
summarized.This paper gave a brief perspective to the focus studies on
stick-slip frictions and proposed the ideas that exploring the interface
friction behavior from microscopic and mesoscopic scales is the
developing trend in the area of stick-slip frictions.
我国摩擦学的发展及其在国民经济中的作用
2008年9月第33卷第9期润滑与密封LUBRICATIONENGINEERINGSep.2008Vol133No19
收稿日期5作者简介林福严,教授,2fy@111我国摩擦学的发展及其在国民经济中的作用
林福严(中国矿业大学(北京) 北京100083)摘要:回顾了我国摩擦学发展的历程,综述了近年来我国摩擦学发展的重要成就,分析了摩擦学在我国国民经济发展中的重要作用,强调了节能、节资应该是摩擦学应用研究的主要发展方向。关键词:摩擦学;节能;润滑中图分类号:TH11711 文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2008)9-091-4TheDevelopmentofTribologyandItsBenefitsinChinaLinFuyan(ChinaUniversityofMiningScienceandTechnology,Beijing100083,China)Abstract:Thehistoryoftribologyinchinawasreviewed.Themainachievementsineducation,researchandapplicationoftribologyinChinaweresummarized.Theeconomicandsocialbenefitsderivedfromthedevelopmentoftribologywereanalyzed.Itisemphasizedthatsavingenergyandresourceswillbethemostimportantbenefitsderivedfromtheapplicationoftribology.Keywords:tribology;savingenergy;lubrication
1 我国摩擦学发展历程按照当今的概念,摩擦学是研究作相对运动的相互作用表面及其有关实践的科学与技术,以摩擦、磨损和润滑为主要研究内容[1]。根据这个概念,远古时代的钻木取火技术应该是比较早的摩擦学技术,在公元前几千年的制陶工具———陶轮中人们就已经开始使用轴承;战车的使用也可以追溯到夏代。诗经里的“载脂载辖,还车言迈”是我国早期使用润滑脂的文字记载,说明最晚在2500年前人们就已经开始普遍使用润滑剂了[2]。我国摩擦学技术的早期研究有着悠久的历史。由于过去没有摩擦学的概念,各项研究工作都是在自然形成的各自的技术领域(如摩擦、磨损、润滑)中进行的,摩擦学科学研究进展缓慢。直到1966年,以HPJost博士为首的专家小组,提出了著名的《英国教育科研部关于摩擦学教育和研究的报告》(Jost报告)。该报告提出了“摩擦学”这样一个学科术语,它把摩擦、磨损、润滑及其相互作用的表面科学联系起来。摩擦学的提出对于促进该学科领域的发展具有十分重要的意义[3]。在中国摩擦学发展历程中,特别值得纪念的是第一次全国摩擦学学术大会。1962年10月15日—20日在兰州由中国科学院技术科学部和中国机械工程学会联合举办了“第一次全国摩擦、磨损和润滑研究工作报告会议”[4]。会议收到论文51篇,有96个单位的160多名专家参加了会议,分3个小组宣读和研讨了28篇学术论文及5个专题报告。会上还建议在中国机械工程学会下筹备成立摩擦、磨损与润滑学会。1979年3月18—25日中国机械工程学会在广州主持召开了“第二次全国摩擦磨损润滑学术会议”,会议期间成立了“中国机械工程学会摩擦磨损润滑学会”,选出了由42名科学技术工作者组成的第一届理事会。与会代表沟通了情况,提高了认识,研究、提出了包括科研、教育、培训等内容的中国摩擦学发展的策略[5]。“摩擦磨损润滑学会”经过将近两年的学术讨论之后,在1980年11月于苏州召开的第一届理事扩大会上,全体同意将本学会名称正式定名为“摩擦学学会”[6]。我国20世纪80年代的摩擦学工业应用调查对摩擦学的发展具有重要的影响。这次调查从1982年3月在北京召开的“摩擦学工业调查座谈会”开始,通过1982年8月的兰州会议、1983年7月的安徽会议、1983年9月的大庆摩擦学工业调查现场座谈会、1984年10月的镇海座谈会和1985年12月的厦门“全国摩擦学工业应用技术交流会”等6次会议,参加调查的人数达5000人以上。调查的直接收获是得出了在中国应用摩擦学技术可能获得的潜在经济效益的一个较为客观的估计[]。这个估计数值是根据各个
基于摩擦学的表面织构技术应用研究进展_王素华
收稿日期:2011年5月基于摩擦学的表面织构技术应用研究进展
王素华,吴新跃
海军工程大学
摘要:表面织构是在摩擦面上加工出具有一定尺寸和排列的凹坑或微小沟槽的点阵,可有效改善表面摩擦学
性能。本文介绍了表面织构的几何参数和加工方法,总结了表面织构技术在机械部件、材料加工、磁存储设备、摩
擦制动等方面的研究进展,展望了未来表面织构技术可能的发展方向。
关键词:表面织构技术;摩擦学性能;应用
中图分类号:TG174.4;TH117 文献标志码:A
ResearchonApplicationsofSurfaceTexturingBasedonTribology
WangSuhua,WuXinyue
Abstract:Surfacetexturinghasgeneratecontrolledoptimalshapesandlocationsofmicro-dimples,thatcouldimprovethe
overalltribologicalperformance.Thegeometricalparametersandtechniquesofsurfacetexturewereintroduced.Theapplicationsof
surfacetexturinglikemechanicalparts,materialprocessing,magneticstorageandfrictionbrakingwerereviewed.Somepotential
researchesonsurfacetexturingwereputforward.
Keywords:surfacetexturing;triblogicalproperties;application
1 引言
摩擦磨损是工业设备失效的主要原因之一,据统
计大约有80%的零件损坏是由于各种形式的磨损引
起,磨损不仅消耗能源和材料,而且加速设备报废、导
致频繁更换零件,对经济造成极大的损失[1]。因此摩
含氟有机不粘性干膜的制备及其摩擦学性能研究进展
第２２卷第６期
２００２年１１月 摩擦学学报
ＴＲＩＢＯＬＯＧＹ ＶＯｌ ２２．ＮＯ ６
ＮＯＶ，２００２
含氟有机不粘性干膜的制备及其
摩擦学性能研究进展
党鸿辛ｈ ，谷国团 ，张治军 ，吴志申
（１．中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，甘肃兰州 ７３００００
２．河南大学特种功能功能材料重点实验室，河南开封４７５００１）
摘要：介绍了含氟有机不粘性干膜润滑剂的种类、使用工况及其摩擦学性能，综合评述了含氟有机不粘性干膜润滑剂
的研究进展及其应用研究现状，并展望了其应用前景和发展方向．
关键词：氟聚合物；聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）；复合材料；干膜润滑剂
中图分类号：ＴＨｌ１７．３ 文章标识码：Ａ 文章编号：１００４—０５９５（２００２）０６—０４９０—０５
含氟有机高分子材料是一种综合性能优异的高
分子材料，具有卓越的耐化学试剂、耐热、电绝缘性、
润滑性和不粘性等特性．利用含氟有机高分子材料优
良的润滑性和防粘性等特性制成的各种润滑材料和
防腐、润滑、防粘涂层，已在食品、家电、纺织、汽车和
航空航天等工业领域获得了广泛的应用Ｌ】ｑ］，取得了
良好效果．但是，其在通常摩擦条件下的耐磨性差、磨
损率高，而且在高负荷条件下易冷流．这极大地限制
了其应用．为了改善其难加工性并避免上述缺点，常
常将含氟有机高分子与其他材料复合制成干膜材料，
从而极大地扩展了其应用范围．
干膜的种类繁多，性能各异，将含氟有机高分子
微粉分散在含少量乳化剂的水和有机溶剂中可制成
水分散液和溶剂型分散液．由含氟有机高分子水分散
液制作的涂层存在制品易留微孔、耐磨性能差、与底
材的结合强度弱等缺点．将含氟有机高分子与具有良
好粘附性和耐热性的其他树脂混合使用，既可克服上
述缺点，又能发挥含氟有机高分子自身的特长；这样
就能利用树脂粘结相解决与底材附着不牢固和涂层
多孔的问题，并提高涂层的耐磨性，同时还可降低固
化温度，扩大使用范围．常用的树脂有环氧树脂、丙烯
水润滑条件下制动材料摩擦学性能研究进展
２０１１年９月 第３６卷第９期 润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｓｅｐ．２０１１
Ｖｏ１．３６ Ｎｏ．９
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５４—０１５０．２０１１．０９．０２８
水润滑条件下制动材料摩擦学性能研究进展
谢炜林有希高诚辉何福善
（福州大学机械工程及自动化学院福建福州３５０１０８）
摘要：汽车刹车片摩擦因数在雨天或湿润的环境里衰退到非常低的水平是一个很严重的问题，直接威胁到交通安 全。但目前国内外关于摩擦材料的试验规范并没有涉及到水润滑条件，相关的研究应越来越受到人们的重视。介绍摩擦 材料在水润滑条件下的摩擦性能及相关研究的现状，对比干、湿２种条件下的摩擦机制，表明水作为一种冷却介质和润
滑介质，对摩擦材料性能产生了复杂的影响。提出水润滑条件下摩擦材料的研究方向。 关键词：制动材料；水润滑；摩擦磨损；摩擦机制
中图分类号：ＴＨ１１７文献标识码：Ａ文章编号：０２５４—０１５０（２０１１）９—１２０—４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｂｒａｋｅ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓｕｎｄｅｒ Ｗａｔｅｒ．Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ
Ｘｉｅ Ｗｅｉ Ｌｉｎ Ｙｏｕｘｉ Ｇａｏ Ｃｈｅｎｇｈｕｉ Ｈｅ Ｆｕｓｈａｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｆｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ Ｆｕｊｉａｎ ３５０１０８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｏ ｕｎａｃｃｅｐｔａｂｌｅ ｌｅｖｅｌｓ ｆｏｒ ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ ｂｒａｋｅ ｐａｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ａ ｒａｉｎｙ
ａｎｄ ｈｕｍｉｄｌｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ａｓ ａ ｓｅｒｉｏｕｓ ｐｒｏｂｌｅｍ ａｓ ｉｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，
微摩擦测试技术研究进展
２００６年７月
第７期（总第１７９期） 润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴ【０Ｎ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｊｕｌｙ ２００６
Ｎｏ．７（ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．１７９）
微摩擦测试技术研究进展
李小兵刘莹郭纪林周顺斌
（南昌大学机电工程学院江西南昌３３００２９）
摘要：随着微型机械的发展，尤其是微摩擦学研究的进展，微摩擦测试技术显得极为重要。综述了国内外微摩擦测
试技术的研究进展和现状，介绍了基于应变仪、压力传感器、电磁微型马达、硅微机械结构、浮力、光学检测等原理的
微摩擦测试仪，分析了它们的工作原理和特点。
关键词：微摩擦；测试技术；研究进展 中图分类号：ＴＨ１１７文献标识码：Ａ文章编号：０２５４—０１５０（２００６）７—１７８—４
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｍｉｃｒｏ—ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｌｊ Ｘｉａｏｂｉｎｇ Ｌｉｕ Ｙｉｎｇ Ｇｇｏ Ｊｉｌｉｎ Ｚｈｏｕ Ｓｈｕｎｂｉｎ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｊｉａｎｇｘｉ ３３００２９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ＭＥＭＳ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｍｉｃｒｏ—ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ，ｉｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｏｆ ｍｉｃｒｏ—ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈ—
ｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ ａｃｔｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｍｉｃｒｏ—ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｓｕｍｍｅｄ ｕｐ，ａｎｄ ｓｏｍｅ ｍｉｃｒｏ—ｔｒｉ—
ｂｏｌｏｇｙ ｔｅｓｔｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｔｒａｉｎ ｇａｕｇｅ，ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ，ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ ｍｉｃｒｏ・ｍｏｔｏｒ，ｓｉｌｉｃｏｎ ｍｉｃｒｏ—ｍａｃｈｉｎｅ，
粗糙表面滑动摩擦接触模型研究的进展
第９卷第２期 ２０１１年６月 中国工程机械学报 ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ Ｖｏ１．９ ＮＯ．２ Ｊｕｎ．２０１１
粗糙表面滑动摩擦接触模型研究的进展
赖联锋，高诚辉，黄健萌
（福州大学机械工程及自动化学院，福建福州３５０１０８）
摘要：对近年来国内外粗糙表面模型的进展进行了概述，根据粗糙表面模型类型的不同，分为粗糙表面和平面 接触模型以及双粗糙表面接触模型，在各自模型中按照静载和滑动接触类型的研究进展进行表述，并提出了一 些目前研究中遇到的热力耦合的问题以及将来双粗糙分形表面模型的发展．
关键词：双粗糙表面；滑动接触；热力耦合 中图分类号：ＴＨ １１７．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—５５８１（２０１１）０２—０１３４—０５
Ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｎ ｓｌｉｄｉｎｇ ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｔａｃｔ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｒｏｕｇｈ ｓｕｒｆａｃｅｓ
Ｌ Ｌｉａｎ－ｆｅｎｇ，ＧＡＯ Ｃｈｅｎｇ－ｈｕｉ，ＨＵＡＮＧ Ｊｉａｎ．ｍｅｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｆｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ ３５０１０８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｎ ｒｏｕｇｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｅｌｓ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｄｉｖｅｒｓｅ
ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｒｏｕｇｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｅｌｓ，ｔｈｅｙ ａｒｅ ｃａｔｅｇｏｒｉｚｅｄ ｉｎｔｏ ｒｏｕｇｈ—ｓｕｒｆａｃｅ－ｐｌａｎｅ ａｎｄ ｄｏｕｂｌｅ ｒｏｕｇｈ—ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｎ— ｔａｃｔ ｍｏｄｅｌｓ．Ｂｙ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ ｔｈｅｓｅ ｍｏｄｅｌｓ ｗｉｔｈ ｓｔａｔｉｃ ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ ｓｌｉｄｉｎｇ ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏ－