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1. 研究目的与意义

相互运动的表面之间都会产生摩擦和磨损，进而造成材料及能源的消耗，甚至缩短设备的使用寿命并导致设备故障频发，给生产带来了严重损失。

因此，通过对摩擦和磨损规律的研究，采用各种手段降低摩擦和磨损，提高机械系统稳定性和设备使用寿命一直是摩擦学研究的热门课题。

材料表面形貌对抗磨性能影响很大，织构化即通过在材料表面加工各种形状的纹理，增加其减摩抗磨性能的表面加工形式。

2. 国内外研究现状分析

通过人工织构改善表面摩擦学特性的设计思想源于 20 世纪60年代，hamilton 等提出了利用表面的凸起来产生附加动压润滑效果的想法，即凸起的一边与摩擦副的另一面之间形成收敛楔而产生流体动压力，而凸起另一边的发散楔产生的负压由于空化现象的产生而得到了限制，最终在相对滑动表面产生了额外的承载能力[1]。

表面织构通常由规则微形体（包括微凹和微凸）组成[2]，已有研究[3]表明，具有微凹端面的机械密封其密封性能优于普通机械密封。

在表面织构加工技术方面，紫外线光刻（uvp）技术以及集光刻、电镀、模铸3种技术于一体的liga技术等先进加工技术的出现，使得表面织构在计算机硬盘、轴承和密封等构件上得到了成功应用[2]；反应离子刻蚀[4]、表面喷丸处理[5]、电子束刻蚀、机械微刻[6]以及激光加工表面织构等技术也为表面织构化提供了可供选择的加工方式。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容： 根据任务书要求，研究内容是完成质量守恒边界条件下多微孔粗糙表面的摩擦学设计，主要涉及到不同表面粗糙度参数及微孔深度、直径和密度条件下，分别采用jfo空化边界（满足质量守恒）和reynolds边界（不满足质量守恒，但常用）时研究结果的分析比较。

通过查阅国内外文献，要全面熟悉和了解表面织构的概念、主要参数以及研究方法，并基于求解平均雷诺方程的方法进行不同表面粗糙度参数、微孔参数和空化边界条件下减摩特性的分析，进而寻找特定工况条件下的最优微孔参数和粗糙度参数。

设计变量参数：微孔形状：椭圆形 速度：0.6m/s 不考虑粗糙度时：微孔深度：2~10μm 摩擦副之间间隙：10μm 微孔密度：5%~45% 微孔直径：200~1000μm 空化压力：18000pa~28000pa 考虑粗糙度时：微孔深度：1.5~4μm 摩擦副之间间隙：5μm 微孔密度：10%~35% 微孔直径：200~1000μm 方向参数：0.3~3 综合粗糙度：0.1~1.5μm 研究计划：第1~2周：查阅文献资料，翻译英文文献，完成开题报告；第3~4周：大致了解表面织构的概念、加工方式、数值模拟方法以及空化边界的处理方法；第5~6周：熟悉编程语言，根据设计参数要求、并采用不同的空化边界条件进行表面织构的物理建模；第7~13周：编程实现不同参数下、不同空化边界条件时表面织构减摩特性的数值模拟。

4. 研究创新点

在研究表面织构问题时，同时考虑了粗糙度以及JFO空化边界条件的影响。