对摩材料表面品质相似度与摩擦系数关系 【摘要】： 本文针对两个物体在相互摩擦过程中,材料配合的相互耦合摩擦现象进行研究,也就是研究两个物体接触表面的相似程度对摩擦系数的影响关系。在生活和科学研究中,或多或少都有这样的一种体会,两个相似程度高的物体相互接触产生摩擦时,要比相似程度低的两个物体相互接触产生的摩擦系数要大。但是由于相似程度的概念本身具有模糊性,利用传统的集合论建立的数学体系无法准确的描述,所以长期以来关于这一现象鲜有研究。本文将模糊集合运用到两对磨物体的相似程度的描述中,对这一宏观摩擦现象进行了尝试性的系统描述和研究。首先,基于材料相互耦合性质对摩擦行为的影响,本文提出从表面品质相似程度出发研究分析这一摩擦学现象,定义了表面品质集合,选择了表面品质集合中的相关素。其次,针对表面品质相似度这一概念的模糊特性,选取了模糊聚类分析法建立计算模型,得到选定实验样本集合的相似矩阵,最后选出实验中对磨两材料表面品质相似度。以此来研究表面品质相似度与摩擦系数是否存在一定的关系,达到对摩擦系数这一摩擦副系统综合特性的研究目的。最后,为了验证对这一现象描述的正确性和利用模糊聚类分析得到的相似度对这一现象中的两物体接触表面相似程度进行描述的可行性,选定了45#钢、H62铜、白钢201、6061铝、y12铝、黑pom、白pom和铸铁八种材料进行配对摩擦,分别选定以白钢201、6061铝和白pom为基准进行试验。通过计算得出对磨的两表面品质的相似度与试验所得的摩擦系数进行相关分析,来解释这一现象和对这一现象研究的可行性,为建立摩擦学自身的理论体系提供参考。实验结果表明,在相同的试验条件下,两个对磨物体表面品质的配对相互耦合引起的摩擦系数的变化是明显的。通过模糊聚类分析得出的相似度与摩擦系数进行相关分析,其中|Pxy|在几组实验中均大于0.6且与普遍认识的两个物体表面相似程度越高,其相对摩擦系数越大基本吻合,充分说明利用模糊概念表面品质相似度对摩擦学中的相互耦合现象分析是可行的。由于选取的试验样本较少,且定义的表面品质的几个衡量量选取不完善,加上各个素之间的权重比未考虑进来,所以在试验曲线中也会出现一定的上下波动现象。
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