力学大会2015集二维纳观纹理表面往复滑动接触影响因素研究

（西北工业大学陕西省机电传动与控制工程西安总/种损义理以低际触积且理凹可容磨粒并滑油从有改善纹应动引面积相关的粘着作用力起主要作用此时纹理表面的引入可以改变实际接触面积进一步影响摩擦过程itc 等[5]研究了微纹理面参数对摩擦性能的影响。单次滑动试中具有较大凹坑深度和较大尺寸的柱状纹理表面可以获得较低的摩擦系数同时，他们发现单次滑动试验获得的摩擦系数不能很好的预测往复滑动接触稳定状态的摩擦系数Singh等[6]的研究微/纳尺度S(10)纹理表面比原始的S(104g合金探针在钢盘上进行了往复滑动试验钢盘上加工三种不同的纹单一方向纹8字形纹理和随机纹对于单一方向和8字形纹动次数的增纹理则呈现出相反趋势Grdo等[8]采用不锈钢探针NirSi纹理表面上进行往复滑动摩擦试验结较小凹坑直径的纹理表面可以有效改善摩擦性能而不当的凹坑密度会造成摩擦行为Dng等[9]在/i/o进行往复滑动试验和干切削试验纹态带有微孔的刀具可以有效降低切削力以及刀具和切屑间态时带微孔刀具与无纹理刀具的差别Ahnt等[10]通过往复滑动接触试验研究了硬涂层的摩擦磨损特性发现磨损粒子于纹理表面凸峰的间隔中凸峰的结构和分布情况对局部应力以及摩擦磨损性能有重要影响Pttron等[1]在活塞表面不同间距进行往复滑动接触试验结阶纹理表面都能获得较动的进缩试验研究获得了大量的研究成果但在试验设备及试件方面需要耗费大量经费数值模拟可以研究接触体的内部现节约试验费视。其他因素，如下压深度[17,18]、温度[19]、滑动速度[18,19]、压头半径[18,20]、滑动方向[15,在滑动压头的界面处积累形成磨屑，文献[22]的研究认为，磨屑对摩擦力的贡略。纹理表面的凹坑可以磨屑并进一步影响滑动接触过程。此外，粗糙表面由于往yyvx FEregion 1 动力学区域与有限元区域的叠加区域模为112.5dx6.0dy规模为112.5dx80.0dy压头与基体的初始间隙为g2.50纹理分别命名为第1纹理第2纹理…第9纹理。ahah表面 (m)

表面表面 表面图2纹理表面的外形 rnnard-Jones(L-J)势函数描述所有原子间 r0Ur4ε

0 r r r ij ij其中rijrirj，代表原子i和原子j的距离，ε和r0均为L-J参数。对于面心立方铜，ε=6.648×10-20赘述。截断半径rc=2.2r026]。分子动力学区域的底层原子施加固定边界条件，左右边48εr 1r8F(r)Ur 0

0r r r2r 2r 0ij ij22att1Urttm2

对于本文所进行的分子动力学模拟[28]较高的滑动速度会使计算果产生较选取滑动速度为2.0m/动力学模拟每进行50t进行一次计压头先向右（向前，对应于奇数滑动次数）滑动距离为320（对应于偶数滑动次数）滑动0动为10次。--

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表面(c)表面

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表面(d)表面对于面I3滑动程中压携一基体子纹理面滑动第4次滑动开压头携带第6纹理与第5纹理对2层原子的大纹压头刻划基体产生的原子在第7纹理顶部堆积I的情况类压头与凸峰和第7纹理发8次滑动开压头向左滑动（偶数）时须克服压头与凸峰的连动的摩擦力高于奇数次滑动13次滑动开压头的粘附层达到了稳定结纹理的稳定结--

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,第6纹理对压头的方向与压头的滑动方向一致，因此摩擦力最低。当压头向反方 对于表面II1次滑动开压头携带4和第5纹理上滑动于纹理表面II单个纹理的原子数较难稳定的大纹10次滑动结束后，形成了大纹边部分由2层基体原子组边部分仅包含1层图4动当压头在表面III上滑动时1次滑动过4纹理顶部的2层原子被压头且压头携带刻划后的基体原子一起滑动4和第5纹理间纹理的结构逐渐变6次滑动完成后形成了一个大纹这个大纹理仍然不是稳定结动过程的进纹理达到了稳定结压头仅有右半部分粘附有基体原子。压头层以及大纹理的这一特殊组纹理对压头和粘附层均产虑到粘附层的原时压头右半部分（含粘附层）使的合力方向向右与奇数次滑动方向相同从而解释了奇数次滑动摩擦力低于偶数次滑动摩擦力的现象。对于含有7个纹理的基体与刚性圆柱压头的滑动接触过IIII和I均达到了稳定状态仅有表面I没有达到稳态对应于表面IIII和I阶段的滑动次数分别为1012和8缩短磨合阶IV的磨合阶I的摩擦力在四种复滑动接触过程的摩对于7纹I为较佳选择图3中9纹种纹理的情况类纹理间距的改变仅对摩擦力的大小有对摩擦状态的影响较小。

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表面

表面对于压头半径为R600压头发生作用的纹发生作用的纹理有第456和7纹时压头半径的增大使其与基体表面的间强1次滑动的摩擦力高于压头半径为00的情况粘着作用的增强使压头能够携带的原子一起滑动进一步导致滑动过程很难形成稳定的大纹压头--

表面

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表面下压深度为d3.00时压深度的增加使基体的刻划作用增强纹理原子在压头刻划作用下很快填充至纹理间纹时与压头发生作用的主要纹理有第456和7纹动开5和第6纹理的部分原子填充至其右侧层原子的大纹时压头与第4和第7纹理的部分原子发7次滑动开进入稳定状态动与偶数次滑动产力差异主要是由滑动过程中压头与第4和第7纹理的作用造成的。 动接触过程进入稳定状态 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LIU(ShaanxiEngineeringLaboratoryforTransmissionsandControls,NorthwesternPolytechnicalUniversity,710072Xi’an,PREveryyear,about1/3oftheenergyisconsumedbyfrictionoritscorrespondingaspects,soreducingfrictionwillgiveagreatcontributiontoenergyconservation.Surfacetexturescanreducetherealcontactareasbetweencontactbodiesandmakesignificanteffectsontribologicalperformancesbytrapwearparticlesorreservingoil,whichisthereasonthatsurfacetexturesarewidelyusedinengineering.Innanoscaleslidingcontacts,theintroductionoftexturedsurfaceswilldecreaseadhesiveeffectsandreduceadhesioncomponentof further,whilethedetailedbehaviorsonhowthesurfacetexturesinfluencethereciprocatingslidingcontactsprocessesarestillunknown.Utilizingmultiscalemethodwhichcouplesmoleculardynamicssimulationandfiniteelementmethod,two-dimensionalnanoscalereciprocatingslidingcontactsoftexturedsurfacesareinvestigatedinthispaper.Theinfluenceoftextureshape,texturespacing,tipradiusandindentationdepthonaveragefriction sare yzed.Theresultsshowthattherunning-instage