Tribology

第一章摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论摩擦、磨损、润滑的种类及其基本性质│润滑剂及其基本性能指标│润滑剂的种类一、摩擦.磨损.润滑的种类及其基本性质摩擦、磨损、润滑是一种古老的技术，但一直未成为一种独立的学科。

1964年英国以乔斯特（Jost）为首的一个小组，受英国科研与教育部的委托，调查了润滑方面的科研与教育状况及工业在这方面的需求。

于1966年提出了一项调查报告。

这项报告提到，通过充分运用摩擦学的原理与知识，就可以使英国工业每年节约510,000,000英镑，相当于英国国民生产总值的1%。

这项报告引起了英国政府和工业部门的重视，同年英国开始将摩擦、磨损、润滑及有关的科学技术归并为一门新学科--摩擦学（Tribology）。

摩擦学是研究相互作用、相互运动表面的科学技术，也可以说是有关摩擦、磨损及润滑的科学与技术统称为摩擦学（Tribology）。

科学地控制摩擦，中国每年可节省400亿人民币。

故改善润滑、控制摩擦，就能为我们带来巨大的经济利益。

中国工程院咨询研究项目《摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究》调查显示，2006年全国消耗在摩擦、磨损和润滑方面的资金估计为9500亿元，其中如果正确运用摩擦学知识可以节省人民币估计可达到3270亿元，占国内生产总值GDP的1.55%。

美国机械工程学会在《依靠摩擦润滑节能策略》一书中提出，美国每年从润滑方面获得的经济效益达6000亿美元。

1986年，中国的《全国摩擦学工业应用调查报告》指出，根据对我国冶金、石油、煤炭、铁道运输、机械五大行业的调查，经过初步统计和测算，应用已有的摩擦学知识，每年可以节约37.8亿元左右，约占生产总值（5个行业1984年的可计算部分）的2.5%。

润滑油的支出仅是设备维修费用的2%～3%。

实践证明，设备出厂后的运转寿命绝大程度取决于润滑条件。

80%的零件损坏是由于异常磨损引起的，60%的设备故障由于不良润滑引起。

中国每1000美元产值消耗一次性能源（折合石油）为日本的5.6倍，电力为日本的2.77倍，润滑油耗量为日本的3.79倍。

ansys磨损计算
在ANSYS中进行磨损计算通常涉及材料科学和工程分析的领域。

ANSYS提供了一些工具和模块，可用于模拟和分析材料的磨损过程。

以下是一些常见的ANSYS模块和方法，可用于磨损计算：
1.ANSYS Mechanical：
磨损分析：ANSYS Mechanical可以进行接触力、摩擦力和材料损耗的分析。

通过模拟材料表面的接触和运动，来评估摩擦损耗和磨损情况。

2.ANSYS Tribology：
润滑和磨损分析：该模块专注于摩擦学和磨损的模拟，可以分析各种润滑条件下的材料磨损情况，考虑润滑油膜、摩擦表面接触和材料损耗等因素。

3.ANSYS Fluent：
流体动力学模拟：对于涉及流体中颗粒运动的情况，如颗粒床、颗粒悬浮在流体中的情形，ANSYS Fluent可能用于评估颗粒的磨损情况。

4.材料损耗模型：
ANSYS中有一些材料损耗模型，可以根据不同材料的特性和使用条件来预测磨损情况。

这些模型可能包括Archard模型、Adachi-Sun模型等。

5.自定义脚本和用户子程序：
在ANSYS中，你也可以编写自定义的脚本或用户子程序，根据特定的磨损模型和材料特性进行分析和计算。

这些工具和方法可以用于磨损分析，但具体使用哪种方法取决于你的应用场景和需要分析的磨损类型。

通常，磨损分析需要考虑摩擦力、接触力、材料特性和使用环境等多个因素。

磨耗试验Wear Test陈士教授编撰一、实验目的测定金属和金属对磨之磨耗速率和摩擦系数之磨耗特性，及耐磨处理对磨耗特性的影响。

二、实验原理及仪器1.原理大家都知道汽车引擎在跑完数万公里后，必需进厂搪缸，否则汽车将极耗油，而且马力输出会大不如昔。

原因是引擎的汽缸壁和活塞环之间经年累月的对磨导致二者之间的间隙变大，燃烧不完全所排出的废气亦对环境造成污染。

只要是相对运动的机械组件都有可能发生机件磨耗。

如何减少机件磨耗，除了从机械设计着手之外，对磨材料的选择是不可或缺的。

尽管磨耗科学（Tribology）的发展已臻完整，对于任何一种对磨系统的磨耗特性。

磨耗科学为摩擦（Friction）与磨耗(Wear)的科学。

摩擦是两相对运动物体之接触面发生之阻力，磨耗则是物体因两面间的相对运动造成材料画渐流失。

有两种方法从材料表面移去材料，其一是藉由化学反应的方法使材料溶解，其二是从表面破裂而流失，也就是机械力作用产生的磨耗。

大多数的磨耗机构包含后者。

依此观之，磨耗过程是渐进的、跟系统有关的。

磨耗可能发生在引擎汽缸、先进的涡轮叶片、农具、轴承、齿轮、刀具、皮鞋、甚至人体的关节等[1]。

这些可称之为不同气态的对磨系统（Tribosystem）。

对磨系统间的差异如此之大。

造成的磨耗型态也有所不同。

基本上可分成四大类[2]：A.研磨磨耗（Abrasion）－是由硬颗粒或突出物强行在固体表面移动所致，由于较硬的物质迫使被磨物体表面造成伤害。

见图一所示。

一般而言，是俱有锐角的。

图一、由硬颗粒或突出强行在固体表面移动所致的研磨磨耗(abrasion)示意图研磨剂在被磨面运动造成被磨面产生切或剪的破坏型态。

金相制作过程中的粗磨、细磨、抛光就是这类磨耗型态的典型例子。

B.冲蚀磨耗(Erosion)－如图二所示，是由于固体被磨面受到流动或冲激液浆的机械作用造成材料的逐渐流失。

液浆可能是多相的液体或含有固体颗粒的液体。

图二、由于固体被磨面受到流动或冲激液浆的机械作用造成材料的冲蚀磨耗(Erosion)示意图如果液体与被磨材会起化学反应，则被磨材的流失可能同时包含机械和化学效应。

摩擦磨损英文顶刊
摩擦磨损领域的英文顶级期刊包括《Journal of Tribology》和《Tribology International》。

这些期刊具有较高的影响因子和被引次数，是摩擦磨损领域的重要学术刊物。

此外，还可以考虑《Wear》、《Journal of the American Ceramic Society》、《Journal of the Mechanical Behavior
of Materials》等期刊，这些期刊也在摩擦磨损领域具有一定的影响力。

需要注意的是，顶刊的评价是相对的，不同的评价机构和排名标准可能会有所不同。

因此，在选择投稿期刊时，还需要结合具体的研究领域和方向，仔细评估期刊的学术声誉、影响因子、发表周期等因素，选择适合自己的期刊。

脚底的摩擦学1.什么是摩擦学摩擦学（tribology）是有关摩擦、磨损与润滑科学的总称。

它是研究在摩擦与磨损过程中两个相对运动表面之间相互作用、变化及其有关的理论与实践的一门学科。

由于摩擦引起能量的转换，磨损则导致表面损坏和材料损耗，而润滑是降低摩擦和减少磨损的最有效的措施。

摩擦、磨损与润滑三者之间的关系十分密切。

摩擦学作为一门实践性很强的技术基础学科，它的形成和发展与社会生产要求和科学技术进步密切相关，因而摩擦学的研究模式和研究范畴也在不断发展。

早起的摩擦学研究以18实际G.Amontons 和C.A.Coulomb 对固体摩擦的研究为代表，他们根据大量的试验归纳出滑动摩擦的经典公式。

这一时期的研究是以试验为基础的经验研究模式。

19世纪末O.Reynolds根据黏性流体力学揭示出润滑膜的承载机理，并建立表征润滑膜力学特性的基本方程，奠定了流体润滑的基础理论，从而开创了基于连续介质力学的研究模式。

在20世纪20年代以后，由于生产发展的需要，摩擦学的研究领域得以进一步扩大。

期间W.B.Hardy提出依靠润滑油中的极性分子与金属表面的物理化学作用而形成吸附膜的边界润滑理论，推动了润滑剂和添加剂化学研究；G.A.Tomlinson 从分子运动角度解释固体滑动过程的能量转换和摩擦起因；特别是F.P.Bowdon和D.Tabor建立了以黏着效应和犁沟效应为基础的摩擦磨损理论等。

这些研究不仅扩展了摩擦学的范畴，而且促使它发展成为一门涉及力学、材料科学、热物理和物理化学等的边缘学科，从而开创了多学科综合研究的模式。

1965年英国教育科学研究部发表《关于摩擦学教育和研究报告》首次提出tribology（摩擦学）一词，扼要地定义为“关于摩擦过程的科学”。

此后，摩擦学作为一门独立的学科受到世界各国工业界和教育研究部门的普遍重视。

随着理论与应用研究的深入开展，摩擦学研究在研究模式和研究领域上都发生了很大的变化。

现代科学技术特别是信息科学、材料科学和纳米科技的发展对摩擦学研究起着巨大的推动作用。

摩擦与润滑1、基本概念基本概念基本概念基本概念摩擦学：摩擦学（Tribology）一词是1966年才开始使用的，是研究相互作用表面发生相对运动时的有关科学、技术和实践的一门综合性科学技术，其基本内容就是研究机械中的摩擦、磨损和润滑问题。

摩擦：两个相互作用的物体在外力作用下发生相对运动时所产生的阻碍运动的阻力称为“摩擦力”，这种现象称之为“摩擦”。

磨损：摩擦副之间发生相对运动时引起接触表面上材料的迁移或脱落过程称之为磨损。

润滑：在两物体相对运动表面之间施加润滑剂，以减少接触表面间的摩擦和磨损。

2、基本原理：摩擦原理的早期认识及基本观点：答：凹凸说：1、认为摩擦的起因是一个凸凹不平的表面沿另一‘表面上的微凸物体上升所作的功，也就是说摩擦是由于表面凸凹不平而引起，即摩擦的凹凸学说。

2、库仑在解释摩擦起因时，他认为首先是接触表面凹凸不平的机械啮合力，其次是分子之间的粘附力。

虽然，他已认识到粘附在摩擦于可能起一定作用．但是次要的，粗糙表面的微凸体才是主要的。

粘附说：1、摩擦粘附说：认为摩擦力的真正原因在于接触摩擦区两表面之间的分子粘附作用。

2、表面分子吸引力理论：认为摩擦是接触表面分子间相互排斥力与相互吸引力的作用结果。

3、分子机械摩擦理论：认为机械与分子吸附是摩擦之源。

摩擦与接触面微凸体的弹塑性变形、微凸体相遇时的剪切、犁沟以及接触面分子吸引有关。

4、近代被公认的摩擦粘附理论：认为表观接触面积与真实接触面积差别很大，而且真实接触面积还会随摩擦条件而变化，两微凸体之间因存在吸附力而形成接点。

摩擦力应为剪断金属之间接点所需的力与硬金属表面微凸体在软金属表面犁沟所需力之和。

这一理论最初应用于两种金属之间的摩擦，现在，已深入到非金属等许多其他材料。

第一章表面性质与表面接触1、为什么在选择润滑剂时希望其表面张力越低越好？答：液体的表面张力越小，接触角越小，固体表面就越容易被液体表面浸润。

一般认为，液体的表面张力小于固体的表面张力即可润湿固体表面，所以在选择润滑剂时希望其表面张力越低越好。

第三章 磨擦、磨损及润滑（一）教学要求掌握摩擦副分类及基本性质、磨损过程和机理及润滑的类型及润滑剂类型。

（二）教学的重点与难点摩擦副基本性质和典型磨损过程（三）教学内容§3—1 摩擦摩擦——两接触的物体在接触表面间相对滑动或有一趋势时产生阻碍其发生相对滑动的切向阻力，——这种现角叫磨擦磨损——由于摩擦引起的摩擦能耗和导致表面材料的不断损耗或转移，即形成磨损。

使零件的表面形状与尺寸遭到缓慢而连续破坏→精度、可靠性↓效率↓直至破坏润滑——减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。

摩擦学（Tribology ）——包含力学、流变学、表面物理、表面化学及材料学、工程热物理学等学科，是一门边缘和交叉学科。

摩擦 内摩擦——发生在物质内部外摩擦——两个相互接触表面之间的摩擦接运动状态——摩擦 静摩擦——仅有相对滑动趋势时的摩擦动摩擦本节只讨论金属摩擦副的滑动摩擦根据摩擦面间存在润滑剂的状况，干摩擦 ——最不利滑动摩擦 边界摩擦（边界润滑） ——最低要求流体摩擦（流体润滑） ——如图3-1所示混合摩擦（混合润滑） ——最理想各种状态下的摩擦系数见表3-1，图3-2为摩擦特性曲线p v f /ηλ=-的关系。

一、干摩擦——两摩擦表面直接接触，不加入任何润滑剂的摩擦而实际上，即使很洁净的表面上也存在脏污膜和的氧化膜，∴实际f 比在真空中测定值小很多。

摩擦理论：①库仑公式 n f fF F =（n F —法向力）——至今沿用机理：②机械摩擦理论→认为两个粗糙表面接触时，接触点相互啮合，摩擦力为啮合点问切向阻力的总和，表面越粗糙，摩擦力就越大。

但不能解释光滑表面间的摩擦现象——表面愈光滑、接触面越大，f F 越大，且与滑动速度V 有关。

③新理论：分子—机械理论、能量理论、粘着理论—常用简单粘着理论：如图3-3所示，摩擦副真实接触面积Ar 只有表现接触面积A 的百分之一和万分之一，)10000~100/(A Ar =，∴接触面上压力很大，很容易达到材料的压缩屈服极限sy σ→产生塑性流动→接触面↑，∴n F ↑应力并不升高 ∴sy nF Ar σ= （3-1）接触点塑性变形后→脏污膜遭破坏，容易使基本金属产生粘着现象→产生冷焊结点→滑动时，先将结点切开，设结点的剪切强度极限为B τ，则摩擦力为B sy nB r f F A F τστ== （3-2） ∴金属摩擦系数syB n fF F f στ== （3-3） B τ 两接触金属中较软者的剪切强度——剪切发生在软金属站界面的剪切强度极限B f f B ττττ<<=,（脏污表面）——剪切发生在结点金属上 sy σ——较硬的基本材料的压缩屈服极限∵大多数金属sy B στ/很相近，∴f 很相近∴降低摩擦系数的措施：在硬金属基体表面涂覆一层极薄的软金属（使）sy σ取决于基体材料，B τ取决于软金属。

润滑油、脂及其检验方法常用名词术语摩擦学(Tribology)研究作相对运动相互作用的对偶表面的理论和实践的科学技术。

摩擦(Friction)阻碍两物体接触表面发生切向相对运动的现象，摩擦亦常用于表示摩擦力。

磨损(Wear)物体表面相对运动时工作表面物质不断损失或产生残余变形。

磨损过程主要因对偶表面间的机械、化学与热作用而发生。

润滑(Lubrication)用润滑剂减少两摩擦表面之间的摩擦和磨损或其它形式的表面破坏。

摩擦物理学(Tribophysics)研究作相对运动的相互作用表面的物理学分支。

摩擦力学(Tribomechanics)研究固体在机械能影响下的微观与超微观过程的力学分支。

摩擦化学(Tribochemistry)研究作相对运动的表面磨擦区引起对偶表面层的机械、物理和化学变化的反应的化学分支。

磨擦化学的重点是研究润滑剂组分与磨擦表面相互发生的化学作用的那些化学反应。

摩擦副(Rubbing Pair)使两构件互相接触并有相对运动的联接。

外摩擦(External Friction)同摩擦。

内摩擦(Internal Friction)同一物体内诸部分之间相对位移产生的摩擦。

静摩擦(Static Friction)两物体在外力作用下产生微观预位移，即弹性变形及塑性变形等，但尚未发生的相对运动时的摩擦。

在相对运动即将开始瞬间的静摩擦，称为极限静摩擦和最大静摩擦，此时的摩擦系数称为静摩擦系数。

动摩擦(Kinetic Friction，Dynamic Friction)相对运动两表面之间的摩擦。

此时的摩擦系数称为动摩擦系数。

摩擦系数(Coefficient of Friction)阻碍两物体作相对运动的摩擦力对压紧两物体的法向力的比值滑动摩擦(Sliding Friction)两接触物体接触点具有不同的速度和(或)方向时的摩擦。

滚动摩擦(Rolling Friction)两接触物体接触点，具有相同的速度和方向的摩擦。

tribology international格式Tribology International是一种期刊论文格式，它为探索摩擦学领域的研究提供了一个标准。

以下是为您展示在使用这种格式时所需遵循的步骤。

第一步是在编写文章之前阅读Tribology International的指南。

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例如，您可以使用EndNote、Mendeley等工具来协助您按照Tribology International的要求设置格式和参考文献。

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与其他格式相比，Tribology International的规定可能会更加苛刻。

因此，不要在排版、标点符号和缩写等方面放松警惕。

这样确保您的文章不会因为格式问题而被拒稿或得分不佳。

第四步是审查您的文章。

这一点非常重要，因为在Tribology International中，论文规定的格式和要求必须确保每个细节都是完美无瑕的。

因此，请务必检查您的文章的标点符号、格式、拼写有无错误，并认真检查参考文献是否完全符合要求。

如果您有任何疑问，请寻求同行们的帮助和反馈。

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在我们自己的编辑器上投稿时，请务必遵循Tribology International的规范要求。

了解投稿规范可能需要一些时间和经验，但这将确保您的文章可以正常审核并最终被采纳。

当然，您还需要提交一份尽可能完美的文章。

总之，了解Tribology International的指南、使用正确的工具、遵守所有规定以及进行仔细的审核以确保文章的完美，才能让您的论文获得成功出版。

如果您一开始就做到这些，您的文章将具有更高的质量、有更大的影响力，并且不断被职业发展和研究机会所追求。

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我写信是想向您介绍 Tribology Letters，这是一本专注于摩擦学领域的学术期刊。

Tribology Letters 致力于发表关于摩擦学领域最新研究成果的高质量论文。

我们欢迎来自世界各地的学者、研究人员和工程师提交关于摩擦学领域的最新发现、理论和实践应用的论文。

我们的期刊具有以下特点：
1. 国际化编辑团队：我们的编辑团队由来自世界各地的摩擦学专家组成，他们具有广泛的学术背景和经验。

2. 高质量的审稿过程：我们的审稿过程严格遵循国际标准，确保每篇论文都经过严格的审查和筛选，以保证其质量和学术价值。

3. 及时出版：我们采用在线优先出版的方式，确保您的研究成果能够及时发表，并被广泛传播和引用。

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