- 相關推薦
粗糙表面在滑動過程中的摩擦生熱研究
西南油大 學石報 學 （自科 然版學 �。� ０ １
年５ ４月 第 ３７ 第卷 期 ２Ｊ ｏｕ ｒ ａｎ ｌ ｏ �。妫� ｏｕ ｔｈ ｗ ｓｅｔ Ｐ ｅ ｔｒ ｏ ｌ ｅｕ ｍＵｎ ｉ ｖｅ ｒｓ ｉｔ ｙ Ｓ ｃ（ ｅｉｎ ｃ ｅ Ｔ＆ ｃ ｅｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｅ ｄ ｉ ｉｔ ｏ ｎ） 鈄 揮
蟲崴 缸
Ｖ １ ｏ． ７ ３ Ｎ ． ｏ Ａｐ ２ｒ． ２０ １５
ＤＯ
：１ Ｉ０． １１ ８ ８５ ． ｉ￣ｓ ｓ ｎ ． １ ７ ６ ４－５ ０ ６８ ． ０２ １３ ． ０ ９ ． ２ ０ ．０２ 文 章編 號： ６１ ７４ ． ５ ８０ （ ６ ２ １ ５ ０） ２０ — １０ ５９ ０—６
圖中分類 號： ＴＥ ９３ ４
文 獻 標志碼 ： Ａ
粗
糙表面滑在動過中程的摩擦熱生研究
傳 軍 ， 張韓 ， 梁 杰政
西 石南 大學 機油電 程工學 院 ， 川四成 都 ６ １ ０ ５００
摘
要
：研為究粗糙 表 在 面滑摩擦動過程 的中熱力 動問學 ， 題基 于 — Ｗ（ Ｇｒ ｅ ｅＧ ｎｗ ｏｏ ｄ－ Ｗ ｉ ｌｌ ａ ｉｓ ｍｏｎ ） 型模 ，建 了立一 個
含形微球凸 體粗表糙面與理 想 面平 滑動的觸接模 。型使用有 限元法對 模該型的 滑摩擦動 程過行 了熱進耦合計機 ， 并研算 究了相 對滑動 度速、 初始 壓 入量和摩擦因數 粗糙 體對升 、 溫效等 應和接力 應觸力的響影。 果結表明 ，粗 糙體表面
溫 度 化變歷 程 分 可為 劇急增 長 和緩 慢增 兩 個長 階段 微；凸 體上 出現 局 部 高 溫 區(qū)， 且 其高應力 偏區(qū)向 滑 移 方 向 一 ； 相
側對運
速度越動高 ，溫 度程 第一歷 階段 個對 的應位 移量越就 大 ； 同初不壓入 始量下 溫度，程 歷一 階第 的段持 時續(xù)間本基
為０
． ０ ｍｓ ５；粗糙 的最大體等應效力和接 觸力應隨著壓均入量和摩擦因 數的大增增而大 。 鍵詞關：粗糙 表； 滑面動 ； 接觸 ；有限元法 熱機；耦 合
Ｓ ｔｕｄ ｙ ｏ ｎ �。� ｒ ｃｉ ｔ ｉ ｎａｏ ｌ Ｈ ｅ ａｔ ｉ ｎ ｇ �。铮� �。遥� ｕ ｈ �。纾� ｕｒ ｆ ａｃｅ ｉ ｎ�。� ｈｅ ｌ Ｓ ｉ ｄｉｎｇ Ｐｒｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｈ
ａｎ Ｃ ｈｕ ａ ｎ ｕ ｊ ｎ Ｚ ，ｈａ ｎ ｇ Ｊ ｅ ， ｉＬｉ ａ ｇ �。� ｈ Ｚｅ ｎｇ
Ｓ ｈｃｏ ｏｌ ｏ ｆ ｅＭｃ ｈ ｎ ｉ ｃａａ �。� Ｅ ｇ ｉ ｎｎｅ ｅ ｒ ｉｎｇ ， ｏＳ ｔ ｈ ｗｅｕｓ ｔ�。校� ｔ ｒｏ ｌ ｅｕ ｍ �。� ｎ ｉ ｖｅ ｒｓ ｉ ｙｔ Ｃｈ ，ｅ ｎ ｄｇｕ， Ｓ ｉ ｃ ｈ ａｕ ｎ ６ １ ０５０ ０ ， Ｃ ｈ ｎ ａｉ
ｂ Ａｓｔ ｒ ａ
ｃ ：Ｉ ｔ ｎｏ ｄｒｅ ｒ ｔ ｏ �。� ｔｕ ｄ ｙ ｔ ｈｅ ｔ ｈ ｒｅｍａ ｌ ｄ ｎｙａ ｉｍ ｃ ｐ ｏｒｂ ｌｅ ｍ ｓ �。� ｆ ｒ ｏｕ ｇ ｈ ｓｕ ｒｆ ａ ｃ ｉｅ �。睿� ｈ ｅ ｓｌ ｉ ｄ ｎ ｉ ｇ �。颍� ｃ ｔ ｆ ｉ ｎｏ ｐｒ ｏｃ ｅ ｓ ｓ ， ｗ ｅｅ ｔ ａｓ ｂｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ａ
ｓｌ ｄｉ ｎ ｇｉ ｃ ｎｏ ｔａ ｃｔ ｏｍｄ ｅ ｌ ａ ｂ ｓｅｄ ｎｏ —ＧＷ （Ｇ ｒ ｅｅ ｎ ｗｏ ｏｄ— Ｗ ｉ ｌｌ ｉａ ｍｓ ｏｎ ） ｍ ｏｄ ｅ１ ． Ｉ ｔ ｎｈ �。� ｏｍｄ ｅｌ ，ｔ ｈｅ ｔｗ ｏ�。� ｌｉ ｄｉ ｎ ｇ ｓｕ ｆ ｒ ａ ｃ ｅｓ �。� ｅ ｒｅ �。� ｉｍ
ｐ ｌ －ｉｉ ｆ ｅｄ ｔ ａｏｎ ｉ ｄ ｅ ａ ｌ ｓ ｍｏｏ ｔ ｐｈｌ ａ ｎ ｅ ａ ｎｄ ａｎ ｔｏ ｈｅｒ �。� ｔｗ ｈ ｓ ｐ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃａ ｌ ｓ ａ ｐ ｅｒ ｔ ｉ ｅｉ ．ｓ Ｔ ｈ ｅ�。� ｏｕ ｐ ｅｌｄ �。� ｈ ｅ ｒ ｍ — ｏｅｍ ｃｈ ｎ ａｉ ａｃｌ ａｎ ａｌ ｙ ｓ ｓ ｉ�。� ｏ ｒ ｈ ｅ �。簦� ｌ ｉ ｄｉ ｎ ｇ
ｒ ｆ ｃｉｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒｏ ｃ ｅ ｓｓ �。� ｎｄ ｔ ｅ ｍ ｐ ｒｅａ ｔ ｕ ｒｅ ａ ｎｄ �。� ｒ ｅｔ ｓ ｓ ｄｉ ｔ ｒｓｉ ｂ ｕ ｔ ｉｏ ｎ �。� ｆｔｈ ｅ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｂ ｄｏｙ ｗｅ ｒｅ ｄ ｉｓ ｃ ｓｕ ｓｅｄ �。� ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｐａｅ ｒ ． Ｔｈｅ ｔ ｍｐｅ ｅｒ ａ ｔ ｕ ｒｅ ｒ ｉ ｓｅ ， ｔｈ ｅ ｅ ｑ ｕｉ ｖ ａｌｅ ｎｔ ｓ ｔ ｅ ｒｓ ｓ ａｎ ｄ ｏ ｃｎ ｔａ ｃ ｔ ｓ ｔ ｅｒｓ ｓ ｅ ｗｒｅ ａ ｎ ａ ｌｙ ｚ ｄ ｅｕ ｎｄｅ ｒ ｄ ｉ ｆｅ ｒ ｅ ｎ ｔ�。� ｅｌａ ｔ ｉ ｅ ｖ ｓ ｉ ｌ ｄ ｉｎｇ ｖ ｅｌ ｏ ｃ ｔ ｉｉｅ ｓ， ｉ ｎ ｉｔ ｉ ａ ｌ ｐ ｒ ｓ ｅｓｕ ｒ ｅ ｉ ｔ ａ ｎｋｅ ｓ ａ ｎ ｄｆ ｒｉ ｔｃ ｏｉｎ �。� ｏ ｅ ｉ ｆｃｉ ｅ ｔ ｓ ．ｎＴ ｈｅ �。� ｅ ｓ ｕ ｔｌ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｔｈ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｃ ｈ ａ ｎｇｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅｓ ｓ ｆ �。� ｔ ｈｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｔｓ �。� ｅｐｍｅ ａ ｔ ｕ ｒｒ ｏｅｆ ｔ ｈｅ ｒｏ ｇｕ ｈ ｂ ｄｏｙ ｗｉ�。� ｈ ｔ ｈ ｅ ｍ ｖｏｅ ｍ ｅｎ ｔ ｔ ｉ ｅ ｍ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｄ ｉ ｖ ｉ ｅ ｄ �。洌� ｎ ｔ ｏ ｓ ａ ｈｒ ｐ
ｎａｄ ｓ ｌ ｏ �。鳎� ｒ ｏ ｗｔ ｈ ｔｓ ｇ ｅ ． ａＴ ｅ ｈ ｈｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ｔ�。� ｅｒｅ ｌ ｔ ａｉｖ ｅ ｓ ｉ ｄｌｉ ｎ ｇ �。� ｌ ｏｅ ｃｉ ｙ． ｔｔ ｅｈ �。� ｒ ｅ ａ ｔ ｅｒ ｔ ｈ ｅ ｉ ｄｓｐ ｌ ａ ｅ ｍｅ ｃｎ ｔ �。� ｎ ｅｄｒ �。� ｅ ｈｈ ｉ ｈｇｅ ｓｔ ｔ ｍｅ ｐ ｅ ａｒｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｓ ｆ �。� ｓ ｔａｇ ｉ ｅｓ． Ｔ ｈ ｅ �。� ｒ ｕａｔ ｉｏ ｎ �。� ｆｏ ｔｈ ｅ ｒｉｆ ｓ �。� ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａｔ ｕ ｅｒ �。� ｈａ ｎｇｉ ｎｇ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｒ ｅａ ｎｅａ ｌｒｙ ０． ０５ ｍｓ ｕ ｄｎｅ ｒ ｄ ｉ ｆｅ ｒ ｅ ｎｔ ｉ ｎ ｔ ｉｉａ ｌ ｐ ｒ�。� ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｉｎｔ ａ ｋｅｓ ． Ｔｈ ｅ ｍ ａｘ ｉ ｍ ｍｕ ｅ ｑ ｉ ｕ ｖ ａ ｅ ｌｎｔ ｓ ｔ ｒｅ ｓｓ ａｎ ｄ ｃｏｎ ｔ ａｃ ｔ ｓ ｔ ｒｅ ｓ ｓ ｏｆ ｒ ｏ ｕ ｇｈ ｂ ｏ ｙ ｄ �。� ｎｃ ｒｅ ａ ｅ ｗｓｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉｎ ｒ ｅ ａ ｃｓｅ ｆｏ ｔ ｅｈ ｉ ｎｉ ｔ ｉａ ｌ �。� ｒ ｅ ｓｓ ｕ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｋ ｅ �。� ａｎ ｄ ｆ ｉ ｒｃｔ ｉ ｏ ｎ ｃｏ ｉｅ ｃ ｉｆ ｎｅｔ �。�
ｅ �。� ｒｏ ｄ ｓ： ｒｏｕｇｈ ｓ ｕ ｒｆ ａｅ；ｃ ｌｓ ｄｉ ｎ ｇｉ； ｃｏ ｎｔａ ｃ ；ｔ ｉｆｉｎｔ ｅ ｅ ｅ ｍｌ ｅｔ �。睿恚� ｈ ｏ ｔ；ｄ ｈｔｅｒ ｍｏ ?ｍｅ ｈａ ｎｉｃｃ ａ ｌ ｃｏ ｕｐ ｌｉ ｎ ｇ
網
絡版出 址 ：地ｈ ｔ ｔ：ｐ／ ｗ ｗ／ ．ｗｃ ｎ ｋｉ． ｎ ｔ ｅ／ｋ ｃ ｓｍ ／ ｄ ｔｅ ａ ｉｌ ／ ５ １． １ ７ １ ．８ ＴＥ ． ２ ０ １ ５０３ ２ ．３ ５１ ５１ ．０ ０ ４ ｈ ． ｔｍｌ
傳 軍韓， 張， 梁 杰．政 糙 表粗面 在滑 過動 程 的中摩擦生 熱研 究 ｆ Ｊ］． 西南 石油大 學學 報： 自科學然 版 ， ２ ０１ ，５ ３７ ２ ） （ ：１５ ９ － １ ６ ４
Ｈａ ｎ Ｃｈ ｕ ａ ｊ ｕ ｎｎ， Ｚｈ ａ ｎ ｇ Ｊ ｅ ，ｉＬ ａ ｉ ｇ ｎ Ｚｈ ｅｎ ．ｇ Ｓ ｕ ｔ ｙｄ ｏ�。� Ｆ ｒ ｉｃ ｔ ｉ ｏ ｎａｌ Ｈｅ ａ ｔｉ ｎｇ �。� ｆ�。� ｏ ｕ ｇ ｈＳｕ ｒ ｆ ｃａ ｅ ｎ �。� ｔｈ ｅ �。� ｌｉ ｉｄ ｎｇ ｒ ｏＰ ｅｃｓ ｓ ［ Ｊ ．］ Ｊｏ ｕ ｒ ｎａ ｌ ｏ �。妫� ｏ ｕ ｔ ｈｗ ｅ ｓ ｔ Ｐｅｔ ｒ ｏ ｌｅｕ ｍ
ｎ Ｕ ｉ
ｖ ｅｒ ｉ ｓｙ ｔ： ｃ ｉＳ ｅｎ ｃ＆ Ｔ ｅ ｃｅｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙＥ ｄｇｉ ｔ ｉ ｏｎ ２ ０，１ ，５３ （ ２ ７） ： ５１ ９—１ ４．６
＋
收稿 日 期２：０ １ ３ － ９０— ０ ２
絡網 版出 間 ：時２０ １ ５ — ０２ — ２ ３
通 作 者信 ：韓傳 軍，Ｅ ．ｍ ｉ ａ ｌ ｈ ａ：ｎ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ｕｊｎ １ ＠ ２ ．６ｃ ｏ ｍ
基 金項 ：國家目 自然科 學基 金 ５（１ ４ ４ ７１８ ）０。
２第期
韓
軍傳 ，： 等粗糙 表面滑動過程 中在摩擦的生 熱 研 究
＿
龜 姆
１６３
體 表 面 的最 高 溫 隨升運 動時 間 變 歷 程化 雖 然 。初
律 。
見 可，二 者 隨摩擦 因數 的增均大 而增 加但是。，
始壓量入同，不但最高 溫變度化歷第經一個階段的
時 間較 為 接近 ， 基 本均 在０． ０ ５ ｍｓ 時 溫 刻度曲線 發(fā) 生變突。壓人 量 越 大 ，粗 糙 表 面體溫 度達到 近似 平 衡 態(tài)狀時 的 溫 值 就度 越大 ， 即在 滑移 過 中產 程生 的熱 量 越多 ，而 且 度溫 值第 二 在 個段 階增的長量 也 略 大 。圖 為 １９ ｍｓ刻時粗 糙 體表 面最大 等 效 應 力 和 接 觸 力 應隨初始 壓人量 變 的化 ，初 始 壓 入量 對 二者
著摩擦隨數因增的大， 最大 等應效 力的增量更長 ，大
明摩說擦 因 對 等數效應 力 影的響大 于 對接其 觸應
的影 力響。
１ ６ Ｏ
１２ ０
ｐ
８０
贈
ｏ４
應力值的影響 規(guī)律基本同相 它們與，壓入近量似 成線性
關 系 。
Ｏ
０
０． ２
０
． ４
０ ．
０ ６．８
１
０ ．
間時歷程 ／ｓｍ
ｐ
＼
圖ｌ
不 ０同摩 擦因數 的溫下 變化度 程
歷 ｉＦｇ ．１ ０ Ｔ ｍｐｅｅ ｒａｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｇ ｉ ｎｎｇ ｃ ｏ ｕ ｒ ｓ ｅｕ ｄｎ ｅ ｒ ｄ ｉｆ ｆ ｒ ｅｅｎ ｔ ｆｒ ｉ ｃ ｔ ｉｏｎ ｃ ｏ ｅ ｃｉｆ ｉ ｅ ｎｔ ｓ
越
贈
時 歷間 程／ｍｓ
量 圖８不 同壓 入 下量的溫變化 歷程 度
ｉＦｇ ． ８ ｅ ｍｐＴ ｅ ｒａ ｔｕ ｒｅ ｃｈ ａ ｎ ｇｉｎ ｇ ｃｏ ｕ ｒｓ ｅ ｕ ｎｄ ｅ �。颍洌� ｆ ｒ ｅ ｎｅ ｔｐｒ ｅｓ ｓ ｕｒ ｅ ｉｔ ｎ ｋａｅ ｓ
摩
因數
擦圖 １ 不１同摩 擦 數因的應力下
Ｆ 值 ｉｇ ． �。保� Ｓ ｔｒ ｅ ｓｓ ｓｅ ｕｎ ｄ ｅ ｒｄ ｉｆｆ ｒｅｅ ｎｔ ｆ ｒ ｉｃｔ ｉ ｏｎ ｃ ｅｏｉ ｃｆ ｅｉ ｎ ｔ �。�
４
結 論
壓八 量
／ ｐ ｍ
（
１ ） 粗 體糙的 熱 量 要 主 中在集滑動 表 面，粗 糙 體表 面 微 的凸 上 體現出局 部高 溫區(qū)， 而且 滑 移 過程
圖
９不 同壓 入量 下 的 應 值
Ｆ力 ｉ ．ｇ９ Ｓｔｒ ｅ ｓｓ ｅ ｓ ｕｎｄ ｅｒ ｉｄｆｅ ｒ ｎｅｔ ｐ ｅ ｓｒ ｓｕ ｒ ｅ�。� ｎｔａ ｋ ｅｓ
－ ３ 摩 擦 因數 的影 ３響分析
中微
體凸的應力 高偏 區(qū)了向滑移方向側 一，與 態(tài) 靜觸接 應力 分 布不中同 。 （ ）２粗 體表糙最高面溫度隨運動時間的 變過化
程 可 為分 劇急增長 和緩 慢 長增兩 個階 段。 對相運 動
征兩摩擦表表摩面擦狀的一態(tài)重個要參數是就 摩 因數擦， 它直影接接響觸面間的摩之生熱擦量和 接 觸
應力 小 大圖。 １０為兩接 觸 表 面的 摩擦 因 數不 同時 ， 粗 糙 體表 的最面高 溫 度變化 曲線 。 摩擦 因數
大越 ， 時接 觸面之 間產 生的 熱 就 量越多 ， 溫 度 變 化
度速高 ，越 最溫度在第高一變個化階段 持續(xù)位的
移就量 越 大 ； 用采不 同壓的 人 量 時，溫 度 化變 的第 個一階段 續(xù)持 的 間基 本均時 Ｏ ． ０ ５為 ｍｓ ；著摩隨 擦因數 的 大增， 溫 度變 的化 第一個階段 持續(xù) 的 時間 略 長 �！� （ ３） 糙粗體 表 面 的最 大 觸 接 應力 與等效 應 隨 力 著 動運速度 的 增大 而增大 ；初 始 壓 量人 粗 糙 體 與表
的 一 第 階段持 個續(xù) 的時間 略 長 當摩。擦 因 數別 分 ０為． １， ０． ２ ，０ ３－和 ０． 時４， 第 階 一 段的持 續(xù) 時間 分別 對應 為０ ． ０ ， ５０． ８ ０， ０．１ １ 和 ０． １４ ｓｍ 。 同時在 該 階 段的 度溫增 長率 也 越 大 ，溫度 在 二個第階 段 的 化 量變 也 隨 擦 因數 的增 摩而增大 大。 圖 １１為 �。保� ｓ時 糙 體 粗 最的大 等 效 應 力 和接 應 觸 隨力 擦摩 數 的因變 規(guī) 化
最面等大效應力接和應觸值力近呈似性變化 線； 摩
擦 數因 對等效 應 力 值 的影響 大 于 對 接其觸 應 力 的值
影響。
【粗糙表面在滑動過程中的摩擦生熱研究】相關文章：
粗糙表面可見光散射特性的實驗研究05-01
活塞與活塞環(huán)表面稀土自潤滑摩擦學改性研究04-29
林木種子靜摩擦系數的測定及滑動速度的計算05-01
高中物理《滑動摩擦力》教案08-25
“影響滑動摩擦力大小因素”的教學實錄03-04
疲勞過程中生熱機理的實驗探討04-27
低頻振動鉸削對表面粗糙度的影響05-02
摩圣材料對鑄鐵試樣摩擦表面改性的影響04-30