摩擦基本原理

固体摩擦理论
主要内容§1 摩擦的基本特性§2 摩擦理论
§1 摩擦的基本特性
=
F fw
古典摩擦理论(Amonton、Coulomb): F=fW
摩擦系数仅取决于材料性质, 而与表观接触面积, 滑动速度和载荷大小无关。

1.静止接触时间的影响
2.跃动现象
干摩擦运动并非连续平稳的滑动, 而是一物体相对于另一物体断续的滑动, 此称跃动现象。

滑动速度；接触时间
3.预位移问题：极限位移；静摩擦力
§2 摩擦理论
1、机械啮合理论
问题
(1)超精加工表面间的摩擦
系数反而增加
(2)表面吸附一层极性分子
后, 其厚度不及抛光粗
糙度的十分之一，摩擦
系数极大减小
§2 摩擦理论
3、机械－分子摩擦理论
无论是机械理论还是分子理论，都是很不完善，得出与粗糙度的关系都是片面的，在英和苏相继建立了两个学派，即粘着理论，摩擦二项式。

1
§2 摩擦理论
四、摩擦二项式定律
000()()
b a
m m m F S A B p S A B p =+++00m m
F S S ττ=+•为单位面积上分子作用产生的摩擦力•为分子作用面积
•为单位面积上机械作用产生的摩擦力•为机械作用面积
与法向.载荷p 的关系
0τ0S m τm
S
§2 摩擦理论
五、滚动摩擦
Charles-Augustin Coulomb (1736-1806) proposed that the frictional resistance of a rolling wheel or cylinder is proportional to the load P, and inversely proportional to the radius of the wheel.
Arsène Dupuit in 1840 ：a simple torque balance (see below) between the interfacial rolling resistance and the material resisting torque leads to an inverse square root dependence of friction in R.
§2 摩擦理论五、滚动摩擦
2000:
Firestone and Ford tire controversy
§2 摩擦理论-
应用
From the teaching material of tribology of MIT
Friction at Dry Sliding Interface Undulated Surface for Elimination of Particles 5μm spacing μ-structured Si
50μm spacing μ-structured Si
Pin-disk experiments
•Pin specimens-Bearing ball (1/16”) •Flat specimens
•μ-structured Si(coated)
§2 摩擦理论-应用Pin-disk experiments
影响摩擦研究的几项科技进步1）高真空和表面技术使科学家得以制备高度规则结构表面(well-defined surfaces)－洁净晶体表面、原子级光滑表面、单分子膜表面等
2）AFM和FFM的发明提供了探索原子尺度摩擦行为的条件
3）微机电系统和纳米技术发展要求理解微纳米系统中的摩擦和粘附规律
4）大规模计算机模拟可以直观地揭示和再现两个表面之间的复杂摩擦过程和现象。

二、界面系统机械失稳导致能量耗散
与摩擦。