清华大学学报(自然科学版)

作者：赵明波, 张晨辉, 郭丹

单位：清华大学 机械工程系, 高端装备界面科学与技术全国重点实验室, 北京 100084

关键词：聚合物材料,水合效应,弹性模量,表面力,接触计算模型

基金：国家自然科学基金杰青项目(51925506),国家自然科学基金重点项目(52335004)

聚合物材料在摩擦设计上具有广泛的应用。对聚合物进行改性, 增强聚合物表面与水合离子的结合能力, 利用水合效应减小摩擦是聚合物摩擦副减摩设计的重要手段。但聚合物材料的弹性模量通常比较低, 对这种低弹性模量材料在水合效应作用下的接触情况, 目前还没有构建出很好的数值模型。该文构建了考虑水合效应的低弹性模量聚合物材料接触数值模型, 分析了表面力和弹性模量对接触状态的影响。发现低弹性模量材料接触压力小, 接触区域的各处分布压力可能完全由水合层承担, 形成纳米级间隙。研究还表明, 表面形貌对低弹性模量下考虑表面力的接触计算结果影响较小, 对高弹性模量下的则影响较大。此外, 弹性模量对模型收敛性有显著影响, 低模量情况下收敛难度显著增加。该成果为后续聚合物材料在表面力作用下的混合润滑数值计算研究奠定了基础。

来源：2025年第2期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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