計算摩擦學

《計算摩擦學》是依託華南理工大學，由黃平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：計算摩擦學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃平
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

摩擦學是研究相對運動表面間的摩擦、潤滑和磨損的一門古老又新興的套用科學。目前在摩擦學研究中存在：實驗和測量的定性研究方式偏多，計算和分析的定量研究方式過少等傾向。雖然在摩擦學研究過程中人們提出不少可以用來計算求解的理論和方法，但是由於在計算摩擦學方面的認識和人力、物力投入有限，目前較系統和適用的摩擦學計算分析軟體還十分匱乏，因此有必要加強這方面的研究力度，這將對摩擦學研究或套用都是十分必要的。本申請根據學科發展的趨勢和現代科學技術現狀，適時提出對計算摩擦學開展重點研究的建議。期望通過對摩擦、磨損和潤滑計算方法與實用程式進行全面研究和開發，不僅為摩擦學研究提供有力的數值分析手段，而且為廣大摩擦學研究工作者和技術人員提供可直接使用的計算摩擦學一整套分析方法和程式方便直接使用或改編，從而大大減少或避免重複工作，將會帶來明顯的經濟和社會效益。

結題摘要

傳統摩擦學是以連續介質力學、材料學等學科為基礎的套用學科，從連續介質力學得到的摩擦學分析方法在流體潤滑方面取得了迅速和較全面的發展，為滑動軸承、滾動軸承、齒輪等機械零件的潤滑性能分析和設計計算奠定了堅實的基礎。但是，在摩擦和磨損方面的數值計算研究確遠遠落後於潤滑計算分析，迄今為止還沒有得到系統和有效的分析手段。由於計算機技術的迅速發展，複雜的摩擦學問題有可能通過數值分析得以預測和指導。此外，先進的測試技術對於摩擦學現象可進行深入細緻的觀察，從而建立更加完善的數學物理模型。這樣，可以使得許多工程問題的摩擦學計算更加接近實際。主要研究內容包括：非牛頓流體潤滑理論計算及實驗研究；摩擦行為建模與數值計算；磨損的數值計算與實驗研究及常用摩擦、磨損計算系統的開發；粘著及真空環境等特殊工況下的計算摩擦學研究。取得的主要成果包括：提出流速分離法，並據此建立了適用於非牛頓流體潤滑問題的求解方法，推導出了普遍適用的求解非牛頓流體潤滑問題的潤滑方程的表達式——普適流體潤滑方法；依據Iwan模型和Mindlin粘滑模型建立了考慮真實粗糙度的面接觸模型，通過數值方法對推導出的模型進行計算，並討論了表面統計參數對切向行為的影響；據光彈性原理，研製了線接觸運動光彈實驗平台，涉及到其機械裝置，光學元件和圖像採集系統進行系統的分析設計，針對摩擦學實驗中的問題，採用該實驗平台同時結合數值分析手段進行了深入研究；開發了一個常用摩擦磨損計算的專家系統，並提供詳細的計算程式庫供研究人員進行調用和改編，涉及的網上計算摩擦學系統已開放對外使用。本項目通過深入的摩擦學計算研究，為廣大摩擦學研究工作者和技術人員提供可直接使用的計算摩擦學一整套分析方法和程式方便直接使用或改編，從而大大減少或避免重複工作，帶來明顯的經濟和社會效益。