基于能量原理的摩擦特性与机理的研究

本项目提出基于能量原理进行摩擦特性与机理的研究。自Amontons提出摩擦系数的定义以来，由于摩擦机理远未清楚，人们一直无法直接计算滑动摩擦系数，而只能通过实验获得，这严重影响了摩擦学对工程设计的指导。近年来，国外摩擦学工作者利用原子力显微镜从微观的角度对摩擦进行研究，取得了较大的进展，但这与工程实际有较大差距。本研究拟从能量的角度出发，建立滑动摩擦的界面分子势能场数学物理模型，研究摩擦过程的能量耗散机制，并利用该模型计算出摩擦过程能量的耗散量，从而得到该时刻的摩擦系数。然后，根据能量守恒原理，摩擦处于稳态时外表面散热量等于摩擦界面能量的耗散量，通过传热学原理，建立热传导方程和确定散热边界条件，从而可以求解得到稳态时摩擦副的温度场及摩擦系数。本项研究将有助于建立摩擦系数与物质结构、材料性能、表面特性、温度等参数之间的联系，加强对摩擦过程能量耗散机制的认识，促进摩擦理论对工程实践的指导作用。