粗糙表面滑动摩擦接触模型研究的进展
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第 ９卷 第 ２期 ２１ ０ １年 ６月
中
国
工
程
机
械
学
报
Ｖｏ ． ． １ ９ ＮＯ ２
Ｃ Ｎ Ｓ Ｕ Ｎ Ｌ Ｏ Ｏ Ｓ Ｒ Ｃ Ｉ Ｎ ＭＡ ＨＩ Ｅ Ｙ ＨＩ Ｅ Ｅ Ｊ Ｒ Ａ ＦＣ Ｎ Ｔ Ｕ Ｔ Ｏ Ｃ Ｎ Ｒ Ｏ
Ｊｎ ０ １ ｕ ．２ １
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 ３００ ） ５ １８
摘要 ： 近年来国内外粗糙 表面模型的进展进行了概述 ， 对 根据 粗糙表 面模型类 型 的不 同 ， 为粗糙 表面和平 面 分 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 ：Ｔ １ ． Ｈ１７１ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１７ —５ ８ （０ １ ０ —０ ３ —０ ６ ２ ５ ｃ ｉ ｎａｌｃ ｖａ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎｇ ｆ ｉ ｔ ｏ ｏｎｔ ｔ ｍ ｏ ｌ ｆ ｒ ｕｇ ｕｒ ａ ｅ ａｃ ｄｅ ｓ ｏ ｏ ｈ ｓ ｆ ｃ ｓ
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基金项 目： 国家 自 然科学基金资助项 目（０７０９ ｌ ５７５３）福州大学科技发展基金资助项 目（００ Ｑ一 ３ ； ２１ 一Ｘ １）福州大学校科研启动 资助项 目
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粗糙表面特征和接触力学并不是摩擦学特有的问题 ， 不过它们与摩擦 、 磨损现象的关系密切 ， 是理解 摩擦 和磨损现象首先需要解决的问题 ， 因而成为摩擦学研究 中的 １ 个专门领域＿ ． １ 摩擦与磨损的根本原因 ］ 在于粗糙表面接触后受到力的作用 ， 导致材料产生发热 、 变形、 疲劳 、 粘着和梨沟效应等 ， 以摩擦磨损与 所 摩擦副接触表面的微观形貌与接触特性有很大关系 ， 研究粗糙表面的摩擦热动力学应该从粗糙表面模型 出发 ， 客观准确地表征粗糙表面是接触建模 的前提 ； 摩擦副都处于不 同粗糙度物体表面之间的接触状态 下． 材料的摩擦磨损过程是在表面微凸体间接触面积上进行的， 所以材料的磨损又受到接触区的应力状态 和温度 以及元 件 相对移 动速 度 的制 约 ． 要研 究粗 糙表 面摩擦 过 程 的热 动力 学 问题 ， 表 面表征 的基础 上必 在 须建立表面接触模型 ， 分析静态接触和摩擦过程接触状态 的接触力学 问题． 只有 了解 ２ 个粗糙表面接触 时， 形状各异、 尺寸不同的微 凸体如何相互作用 ， 才能对摩擦和磨损的实质过程进行更深入的研究 ．
因此本 文根 据粗糙 表 面模 型和接 触类 型 的不 同 ， 近年 来 国 内外 粗 糙 表 面静 态 和滑 动模 型 的进 展进 对 行 了概述 ， 并提出了一些 目前研究中遇到的热力耦合 问题以及将来双粗糙表面模型的发展．
粗糙面 与平面接触模型
１１ 静态接触模型 ． 目前关于表面接触模型 的研究大都基 于 Ｈ ｒ 的弹性接触理论 ．９６年， ｒｅｗ ｏ 和 Ｗｉｉ ｓｎ ｅｔ ｚ １６ Ｇ ｅｎ ｏｄ ｌ ｍ ｏ ｌ ａ 提 出了粗糙表面的弹性接触模型 （ 简称 ＧＷ 模型） 预测 了真实接触面积与法向载荷间的关 系． ． ， 后来其
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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 ３００ ） ５ １８
摘要 ： 近年来国内外粗糙 表面模型的进展进行了概述 ， 对 根据 粗糙表 面模型类 型 的不 同 ， 为粗糙 表面和平 面 分 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 ：Ｔ １ ． Ｈ１７１ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１７ —５ ８ （０ １ ０ —０ ３ —０ ６ ２ ５ ｃ ｉ ｎａｌｃ ｖａ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎｇ ｆ ｉ ｔ ｏ ｏｎｔ ｔ ｍ ｏ ｌ ｆ ｒ ｕｇ ｕｒ ａ ｅ ａｃ ｄｅ ｓ ｏ ｏ ｈ ｓ ｆ ｃ ｓ
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粗糙表面特征和接触力学并不是摩擦学特有的问题 ， 不过它们与摩擦 、 磨损现象的关系密切 ， 是理解 摩擦 和磨损现象首先需要解决的问题 ， 因而成为摩擦学研究 中的 １ 个专门领域＿ ． １ 摩擦与磨损的根本原因 ］ 在于粗糙表面接触后受到力的作用 ， 导致材料产生发热 、 变形、 疲劳 、 粘着和梨沟效应等 ， 以摩擦磨损与 所 摩擦副接触表面的微观形貌与接触特性有很大关系 ， 研究粗糙表面的摩擦热动力学应该从粗糙表面模型 出发 ， 客观准确地表征粗糙表面是接触建模 的前提 ； 摩擦副都处于不 同粗糙度物体表面之间的接触状态 下． 材料的摩擦磨损过程是在表面微凸体间接触面积上进行的， 所以材料的磨损又受到接触区的应力状态 和温度 以及元 件 相对移 动速 度 的制 约 ． 要研 究粗 糙表 面摩擦 过 程 的热 动力 学 问题 ， 表 面表征 的基础 上必 在 须建立表面接触模型 ， 分析静态接触和摩擦过程接触状态 的接触力学 问题． 只有 了解 ２ 个粗糙表面接触 时， 形状各异、 尺寸不同的微 凸体如何相互作用 ， 才能对摩擦和磨损的实质过程进行更深入的研究 ．
因此本 文根 据粗糙 表 面模 型和接 触类 型 的不 同 ， 近年 来 国 内外 粗 糙 表 面静 态 和滑 动模 型 的进 展进 对 行 了概述 ， 并提出了一些 目前研究中遇到的热力耦合 问题以及将来双粗糙表面模型的发展．
粗糙面 与平面接触模型
１１ 静态接触模型 ． 目前关于表面接触模型 的研究大都基 于 Ｈ ｒ 的弹性接触理论 ．９６年， ｒｅｗ ｏ 和 Ｗｉｉ ｓｎ ｅｔ ｚ １６ Ｇ ｅｎ ｏｄ ｌ ｍ ｏ ｌ ａ 提 出了粗糙表面的弹性接触模型 （ 简称 ＧＷ 模型） 预测 了真实接触面积与法向载荷间的关 系． ． ， 后来其