一种预测软硬相间形貌仿生材料摩擦系数的方法技术
Method for predicting friction coefficient of bionic material of hard and soft interphase
The invention belongs to the field of bionic materials, in particular to a method for predicting the friction coefficient of hard and soft interphase bionic material. The method comprises the following steps: 1. Determining the coefficient of friction and the elastic modulus of two materials with different elastic modulus; and determining the coefficient of friction of the soft material by friction test f
【技术实现步骤摘要】
一种预测软硬相间形貌仿生材料摩擦系数的方法
本专利技术属于仿生材料领域，具体的说是一种预测软硬相间形貌仿生材料摩擦系数的方法。
技术介绍
摩擦存在于人类生活、生产的各个方面，凡是有运动的地方就会产生摩擦。摩擦会消耗大量的能量，世界能源的1/3—1/2是由于摩擦浪费掉的，而且摩擦必然伴随磨损，现代工业中，生产设备的失效60％是由摩损导致的。选择摩擦性能合理的材料以适应不同工况，一直是科研人员最为关注的问题之一。软硬相间仿生材料是以生物体特性为原型将弹性模量不同的两种材料，弹性模量小的软材料与弹性模量大的硬材料在一定配比下有序或无序排列而形成的材料，通过模仿天然生物材料的形貌、结构、材料配比、尺寸、分布规律等因素进行仿生设计。软硬相间仿生材料表现出了优秀的机械性能，包括出众的减阻、耐磨特性，并已经部分应于工程实际。但是通过实验手段直接测量软硬相间形貌仿生材料摩擦系数成本较高，且测试过程中易受到很多偶然因素的影响。
技术实现思路
本专利技术提供了一种预测软硬相间形貌仿生材料摩擦系数的方法。该方法通过运用细观力学分析方法，研究软硬相间形貌仿生材料的“软—硬”相间结构对其宏观摩...
【技术保护点】
一种预测软硬相间形貌仿生材料摩擦系数的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、确定弹性模量不同的两种材料的摩擦系数和弹性模量即弹性模量大的硬材料的摩擦系数f
【技术特征摘要】
1.一种预测软硬相间形貌仿生材料摩擦系数的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、确定弹性模量不同的两种材料的摩擦系数和弹性模量即弹性模量大的硬材料的摩擦系数fh、硬材料的弹性模量Eh和弹性模量小的软材料的摩擦系数fs、弹性模量Es；步骤二、确定软材料的表面积比c％；采用统计学方法可将软材料实际接触面积As与硬材料实际接触面积Ah与软材料的表面积比c％的关系表示为：其中，A为软硬相间形貌仿生材料表面积，c％为软材料的表面积比，As为软材料表面积，Ah为硬材料表面积；步骤三、确定软硬相间形貌仿生材料摩擦系数；根据粘着摩擦机理，法向总载荷W可以表示为：W＝Ws+Wh＝c％AEsε+(1-c％)AEhε其中，ε为粘着点上的平均应变，Ws为软材料法向载荷，Wh为硬材料法向载荷；由于软、硬材料的粘着情况不同且软、硬材料被切向力剪断的条件不同，可将摩擦力表示为：F＝Asτs+Ahτh＝c％Aτs+(1-c％)Aτh其中，τs、τh分别为软、硬材料的剪切极限；根据库仑摩擦定律可得到软硬相间仿生材料的摩擦系数f：其中，fs为软材料的摩擦系数、fh为硬材料的摩擦系数；Es为软材料弹性模量，Eh为硬材料的弹性模量。2.根据权利要求1所述的一种预测软硬相间形貌仿生材料摩擦系数的方法，其特征在于，所述的软硬相间形貌仿生材料的硬材料为点状排列，即在软材料上均匀分布着一系列点状的硬材料，定义硬材料之间的横向距离为a1，纵向距离为b1，点状硬材料半径r，根据经验a1与b1的范围在1-2mm之间，r的范围在0.1-1mm之间，软材料的表面积比c％计算方法包含以下步骤：21)确定软硬材料尺寸与两种材料的配比之间的关...
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