基于Lennard-Jones势的界面摩擦黏滑行为动力学研究

目的研究界面摩擦过程中,原子间的相互作用关系及规律。方法基于Lennard-Jones（L-J）势理论,建立界面摩擦黏滑行为的非线弹性振子模型,并以α-Fe晶体为例进行仿真分析。结果在假设条件下,质块振动主振频率约为16 Hz;运动端宏观速度v=1×10-3m/s是主振幅值增大的临界值;刚度系数k和阻尼系数c分别在1.0~100 N/m,1.0×10-4~1.0×10-1N/（m/s）范围内变化时,粘滑频率和主振频率分别随二者的增大而提高;摩擦界面真实接触面积S在1.0×10-18~1.0×10-14m2内变化时,增大摩擦界面间的法向压力将导致黏滑强度增大。仿真计算表明：摩擦界面单个原子受到的激励力与原子间作用势及晶格常数有关,质块的黏滑行为与激励力、相对滑动速度、质块质量、系统刚度系数、系统阻尼系数及真实接触面积等内外因素有关。结论相对滑动速度或真实接触面积增大时,黏滑强度增强;质块质量、系统刚度系数、系统阻尼系数增大时,黏滑强度减弱。系统刚度系数、系统阻尼系数增大时,黏滑频率增大;质块质量增大时,黏滑频率减小;相对滑动速度、真实接触面积对黏滑频率的影响不显著。