【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于摩擦学领域，涉及一种织构减磨技术，涉及一种用于阻尼器摩擦副材料的分形织构、设计方法及加工方法。
技术介绍
1、阻尼器作为一种具有高能耗、无刚度特点的耗能装置，常被安装于建筑结构主体内，与结构共同承受震动和风载荷作用，有效地减轻主体结构在动力作用下的响应和损伤，阻尼器在安装、服役期间会承受多种载荷的影响，同时也会受到潮湿或/和油气介质引起的腐蚀，高频率的振动破坏。因此，提高阻尼器摩擦副材料的减阻减摩性能具有重要意义，主要以到目前为止，多种表面工程技术如强流脉冲离子束表面改性、激光熔覆、离子注入、物理气相沉积、激光表面织构化等方法已经被应用于提高金属表面的耐磨性。
2、在多种表面工程技术中，激光表面织构由于具有加工速度快、生产效率高、可控性好等优点受到了广泛的关注，而在阻尼器摩擦副材料方面，目前的减摩减阻方式的制备工艺比较复杂，成本较高，不易于工业化生产。实现阻尼器摩擦副的减阻减摩需要一种新型的制备工艺简单，可编程化，经济易于操作的表面织构。
技术实现思路
1、本专利技术的目的正是基于上述问题，提出了一种用于阻尼器摩擦副材料的分形织构，可以应用于阻尼器摩擦副材料的减阻结构，由于在加工过程中保留了加工凸起，提升了在液体环境状态下的流体动压效应，并基于分形理论进行了织构形状设计，使得织构形状设计更加具有合理性，与空白试样相比，摩擦系数降低率高达25％以上。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一方面，本专利技术提供一种
4、优选地，所述分形织构的沟槽迭代次数为2-10次，迭代完成后，分形织构占基体材料整体表面面积10-40％。
5、优选地，所述分形织构中，沟槽的单个步长为1-20mm。
6、优选地，所述分形织构中，所述分形织构的起始沟槽方向与基体材料表面迎流方向成60-90°。
7、优选地，所述沟槽宽度为0.5-3mm。
8、优选地，所述沟槽深度为20-200μm。深度根据激光加工的功率和次数确定。
9、另一方面，本专利技术提供一种用于阻尼器摩擦副材料的分形织构的设计方法，包括以下步骤：
10、根据分形织构的密度确定沟槽宽度和分形的阶数，根据分形阶数确定迭代次数和步长；
11、确定生成规则集合v、生成方向集合s，并且将生成规则和生成方向与l-systems的语法匹配；
12、在生成规则集合v、生成方向集合s中选择组合得到生成规则p；
13、确定初始状态ω；
14、通过改变生成规则p创建不同的分形图案；
15、比较分析不同规则图案得到分形织构的摩擦性能，确定最优分形设计参数，完成织构分形设计，得到织构路径。
16、优选地，改变分形设计阶数及织构宽度，设计不同密度分形图案比较不同密度下，最优分形设计参数得到分形织构的摩擦性能，得到最优密度以及该密度下的最优分形设计参数；
17、优选地，所述生成方向集合s包括向前一步、左转90度、右转90度。
18、另一方面，本专利技术还提供一种用于阻尼器摩擦副材料的分形织构的加工方法，包括以下步骤：
19、根据上述设计方法确定分形织构的织构路径和沟槽宽度；
20、根据织构路径和沟槽宽度，利用激光打标机进行加工，得到分形织构。
21、本专利技术通过在基体材料表面利用分形理论设计分形织构，织构本身由特定规则路径的沟槽组成，在激光加工沟槽过程中，在沟槽两侧由于熔融加工形成凸起，保留加工凸起，保留这种凸起就形成了涡流沟槽；在设计过程中利用已编写完成的程序进行图案设计，实现图案设计的标准化，同时保留有效范围高度的加工凸起，在干摩擦条件下，加工凸起通过增大织构储存磨屑体积并在织构间将磨屑储存成膜，有效降低摩擦副之间的直接接触，在液体润滑条件下，加工凸起使得润滑油在织构间的流通性增强，表面加工凸起两侧有较大压力差，形成较为明显的压力梯度，从而使摩擦系数表现出良好的稳定性，而抛光表面流体压力差较小，收敛区间小，证明了加工凸起能够有效增强流体动压效应。
22、通过上述原理可知，分形织构的步长、迭代次数、沟槽的深度、沟槽边缘凸起高度、宽深比、液体粘度等都对减阻减摩效果造成比较大的影响。
23、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
24、(1)制备方法简单易行，实验过程仅需激光打标设备，没有涉及任何有机试剂，符合绿色环保路线
25、(2)加工材料广泛且经济，可广泛应用于各种材料阻尼器。
26、(3)实现模块化形状设计，减少因形状修改所耗费的时间
27、(4)实现了优异的减阻减摩效果，摩擦系数降低率高达25％以上。
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1.一种用于阻尼器摩擦副材料的分形织构，其特征在于，包括通过激光加工于基体材料表面的沟槽，所述沟槽在基体材料表面的分布通过分形设计呈现自相似性，在激光加工过程中，沟槽和其边缘处由于激光冲击形成的凸起共同构成涡流沟槽。
2.根据权利要求1所述用于阻尼器摩擦副材料的分形织构，其特征在于，所述分形织构的沟槽迭代次数为2-10次，迭代完成后，分形织构占基体材料整体表面面积10-40％。
3.根据权利要求1所述用于阻尼器摩擦副材料的分形织构，其特征在于，所述分形织构中，沟槽的单个步长为1-20mm。
4.根据权利要求1所述用于阻尼器摩擦副材料的分形织构，其特征在于，所述分形织构中，所述分形织构的起始沟槽方向与基体材料表面迎流方向成60-90°。
5.根据权利要求1所述用于阻尼器摩擦副材料的分形织构，其特征在于，所述沟槽宽度为0.5-3mm。
6.一种权利要求1所述用于阻尼器摩擦副材料的分形织构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的用于阻尼器摩擦副材料的分形织构的设计方法，其特征在于，改变分形设
8.根据权利要求6所述的用于阻尼器摩擦副材料的分形织构的设计方法，其特征在于，所述生成方向集合S包括向前一步、左转90度、右转90度。
9.一种权利要求1-5所述的用于阻尼器摩擦副材料的分形织构的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于阻尼器摩擦副材料的分形织构，其特征在于，包括通过激光加工于基体材料表面的沟槽，所述沟槽在基体材料表面的分布通过分形设计呈现自相似性，在激光加工过程中，沟槽和其边缘处由于激光冲击形成的凸起共同构成涡流沟槽。
2.根据权利要求1所述用于阻尼器摩擦副材料的分形织构，其特征在于，所述分形织构的沟槽迭代次数为2-10次，迭代完成后，分形织构占基体材料整体表面面积10-40％。
3.根据权利要求1所述用于阻尼器摩擦副材料的分形织构，其特征在于，所述分形织构中，沟槽的单个步长为1-20mm。
4.根据权利要求1所述用于阻尼器摩擦副材料的分形织构，其特征在于，所述分形织构中，所述分形织构的起始沟槽方向与基体材料表面迎流方向成60-90°。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾丹，李文轩，段海涛，詹胜鹏，李健，余华龙，
申请(专利权)人：中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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