速度对聚四氟乙烯摩擦系数影响的 分子动力学模拟

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潘登, 刘长鑫, 张泽洋, 高玉金, 郝秀红. 2019: 速度对聚四氟乙烯摩擦系数影响的 分子动力学模拟, 物理学报, 68(17): 215-224. doi: 10.7498/aps.68.20190495
引用本文: 潘登, 刘长鑫, 张泽洋, 高玉金, 郝秀红. 2019: 速度对聚四氟乙烯摩擦系数影响的 分子动力学模拟, 物理学报, 68(17): 215-224. doi: 10.7498/aps.68.20190495
Pan Deng, Liu Chang-Xin, Zhang Ze-Yang, Gao Yu-Jin, Hao Xiu-Hong. 2019: Effect of velocity on polytetrafluoroethylene friction coefficient using molecular dynamics simulaiton, Acta Physica Sinica, 68(17): 215-224. doi: 10.7498/aps.68.20190495
Citation: Pan Deng, Liu Chang-Xin, Zhang Ze-Yang, Gao Yu-Jin, Hao Xiu-Hong. 2019: Effect of velocity on polytetrafluoroethylene friction coefficient using molecular dynamics simulaiton, Acta Physica Sinica, 68(17): 215-224. doi: 10.7498/aps.68.20190495

速度对聚四氟乙烯摩擦系数影响的 分子动力学模拟

Effect of velocity on polytetrafluoroethylene friction coefficient using molecular dynamics simulaiton

  • 摘要: 基于分子动力学方法建立了双层聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)摩擦模型,研究了不同速度下PTFE的摩擦过程.通过分析不同速度下接触区内下层PTFE分子键长、键角、分子形状的变化及接触过程中摩擦力和正压力的变化,从微观角度研究了速度对PTFE摩擦系数的影响.研究结果表明:随着速度的增加,接触区内PTFE粒子间的键长变短,键角变小,分子链沿x方向的变形量增加.变形后的PTFE分子产生的回弹力导致上、下层PTFE分子间相互作用力增加,从而增加了摩擦力.当速度进一步增大时,接触区内下层PTFE粒子间的键长和键角多处于平衡位置,分子链沿x方向的变形量减小.这很可能是由于接触区内下层PTFE分子沿速度方向倾斜,使上、下层PTFE分子趋于平行滑动,从而降低了摩擦力.不同速度下正压力几乎保持不变.因此,当上层PTFE所受外载荷固定时,摩擦系数随着速度的增加先增大后减小,临界速度为1.2 m/s,这与实验研究结果一致.
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出版历程

速度对聚四氟乙烯摩擦系数影响的 分子动力学模拟

  • 燕山大学机械工程学院, 秦皇岛 066004;燕山大学自润滑关节轴承共性技术航空科技重点实验室, 秦皇岛 066004
  • 燕山大学机械工程学院,秦皇岛,066004
  • 旭硝子汽车玻璃(中国)有限公司,秦皇岛,066004

摘要: 基于分子动力学方法建立了双层聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)摩擦模型,研究了不同速度下PTFE的摩擦过程.通过分析不同速度下接触区内下层PTFE分子键长、键角、分子形状的变化及接触过程中摩擦力和正压力的变化,从微观角度研究了速度对PTFE摩擦系数的影响.研究结果表明:随着速度的增加,接触区内PTFE粒子间的键长变短,键角变小,分子链沿x方向的变形量增加.变形后的PTFE分子产生的回弹力导致上、下层PTFE分子间相互作用力增加,从而增加了摩擦力.当速度进一步增大时,接触区内下层PTFE粒子间的键长和键角多处于平衡位置,分子链沿x方向的变形量减小.这很可能是由于接触区内下层PTFE分子沿速度方向倾斜,使上、下层PTFE分子趋于平行滑动,从而降低了摩擦力.不同速度下正压力几乎保持不变.因此,当上层PTFE所受外载荷固定时,摩擦系数随着速度的增加先增大后减小,临界速度为1.2 m/s,这与实验研究结果一致.

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