《胎/路多場耦合作用下瀝青路面摩擦磨損機理研究》是依託北京科技大學，由孫鳳艷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：胎/路多場耦合作用下瀝青路面摩擦磨損機理研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：孫鳳艷
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
良好的路面摩擦學性能是保障行車安全的前提條件，對社會經濟有著重要的影響。我國公路發展歷程不長，對於路面摩擦學性能演化規律認識不足，缺乏對多種因素不同演化模式的綜合分析，通車後路面摩擦學性能隨著車輛磨耗衰減很快。因此本研究首先在納米尺度上解析輪胎和瀝青路面的微觀構造和表面特性，建立三維單體模型和整體接觸模型，從本質上解析胎/路界面物理、化學和熱力學特性；然後基於納米摩擦學原理，考慮輪胎和瀝青路面表面構造、荷載和環境的耦合作用，對胎/路界面摩擦磨損性能進行分子動力學模擬分析，從原子、分子尺度揭示界面摩擦、磨損和潤滑等摩擦學行為的力學回響特徵；最後進行多場耦合作用下瀝青路面摩擦磨損性能演化的分子動力學模擬，探索材料微觀性能變化與巨觀結構損傷間的聯繫，研究瀝青路面摩擦磨損性能演化規律及衰減機理，建立摩擦磨損壽命預測模型。從而為高速公路瀝青路面的摩擦磨損性能評估和壽命預測提供有效的研究手段。
結題摘要
路面摩擦學性能對道路安全和社會經濟有著重要的影響，輪胎與路面摩擦的作用機制複雜，是一個廣泛的固液多相間的物理化學和力學過程，影響因素眾多，在不同尺度下表現出不同的行為特徵，缺乏對其機理的研究。 本研究依據納米摩擦學、表面界面科學、岩石力學等理論基礎，結合微巨觀表面模擬分析技術，在不同尺度上開展瀝青路面摩擦磨損性能仿真及試驗研究，對路面摩擦學性能的行為特徵、作用、機理和影響因素等進行分析，為瀝青路面摩擦磨損性能的性能評估和壽命預測提供了有效的研究手段。 首先採用分子動力學模擬方法，確定了輪胎與路面摩擦接觸模型的初始結構——二氧化矽為固定基底和異戊二烯為勻速滑動單鏈結構。對輪胎與路面間的微觀摩擦學性能進行模擬分析。本文主要對摩擦學性能主要參數摩擦係數進行研究，分析速度、溫度與摩擦係數之間的關係。模擬結果顯示，摩擦係數隨著速度的增大而減小，且與溫度之間存在峰值關係。輪胎與路面的微觀摩擦不僅與表面勢能相關還和異戊二烯分子形態有關。 然後使用非接觸式光學表面輪廓儀採集不同集料的表面微觀構造形貌，計算多種反映表面形貌不同方面特徵的參數，通過這些參數檢驗不同集料間的表面微觀構造差異性，並測量不同集料表面的抗滑性能，對集料表面的微觀構造特徵與抗滑性能的演化進行關聯分析，建立集料微觀構造特徵與抗滑性能的評價模型。 最後使用三角雷射掃描技術對瀝青路面表面巨觀構造進行三維重構，針對現有的路面表面巨觀構造特徵參數無法表征路面構造的三維分布形態的問題，提出一種新的三維表征方法，能夠可視化的展示路面巨觀構造的分布密度，並通過計算，準確反映巨觀構造隨構造深度的變化情況。在路面三維數值模型基礎上建立輪胎-路面接觸模型，結合數值模擬的方法分析路面集料巨觀尺度下的磨損退化規律。
