有效沖擊摩擦系數(shù)與界面動力學(xué)模型.pdf

1、本文研究了有效沖擊摩擦系數(shù)與界面動力學(xué)模型： 1) 提出了一種有效沖擊摩擦系數(shù)，并指出它是過程中每一瞬間的剪切項(xiàng)和犁溝項(xiàng)之組合。此有效沖擊摩擦系數(shù)并不是剪切項(xiàng)與犁溝項(xiàng)的無條件相加，而是滑移、滾動、犁溝相互轉(zhuǎn)化與作用的結(jié)果，總體效果是，高速自由沖擊條件下的有效摩擦系數(shù)遠(yuǎn)小于簡單連續(xù)滑移的摩擦系數(shù)。 2) 建立了斜沖擊條件下的界面動力學(xué)模型。分別討論了接觸界面的法向響應(yīng)和切向響應(yīng)。界面的法向響應(yīng)計及了彈性接觸、彈性極限以及依

2、賴于應(yīng)變、應(yīng)變率和溫度效應(yīng)的全塑性接觸。切向響應(yīng)的描述則是通過有效沖擊摩擦系數(shù)。 3) 對于有效摩擦系數(shù)中的粘著項(xiàng)，引入了分形幾何的概念，建立了粘著摩擦系數(shù)的分形幾何模型。并指出，在計及作用于接觸斑點(diǎn)上的切向力的前提下，通過比較作用于接觸斑點(diǎn)上的法向彈性載荷與法向塑性載荷，確定了區(qū)分彈性與塑性接觸區(qū)域的臨界接觸斑點(diǎn)面積，導(dǎo)出了總的粘著摩擦系數(shù)為彈性與塑性接觸區(qū)粘著摩擦系數(shù)之組合的表述。研究表明，如果忽略接觸斑點(diǎn)微粒間的相互作用，

3、對于每一分形維數(shù)，總的粘著摩擦系數(shù)隨歸一接觸面積的增加而增大，其變化規(guī)律對于不同的分形維數(shù)是不同的。在非常高的載荷下，如果計及接觸斑點(diǎn)微粒間的相互作用，對于一定的分形維數(shù)，總的粘著摩擦系數(shù)隨歸一接觸面積的增大急劇減少。 4) 采用所建立的計及有效沖擊摩擦的斜沖擊界面動力學(xué)模型，對于著名的Hutchings實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析研究，分別討論了僅計及犁溝沖擊摩擦系數(shù)與粘著沖擊摩擦系數(shù)的情況。在忽略剪切項(xiàng)僅計及犁溝項(xiàng)的情況下，研究表明，