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第1章 绪论1

1.1 界面分类1

1.1.1 光滑与粗糙界面1

1.1.2 界面间的介质2

1.1.3 不同物质间的界面2

1.1.4 界面组成的尺度比较3

1.2 界面形成4

1.2.1 表面接触4

1.2.2 表面变形4

1.3 表面运动与受力6

1.3.1 表面运动6

1.3.2 表面受力6

1.4 粗糙表面8

1.4.1 表面形貌参数8

1.4.2 表面形貌的统计参数10

1.5 本书的内容与构成14

1.5.1 本书的内容14

1.5.2 本书的构成14

参考文献15

第1篇 固体界面力学19

第2章 固体接触19

2.1 赫兹弹性接触理论19

2.1.1 赫兹线接触理论19

2.1.2 赫兹一般接触理论22

2.2 非赫兹弹性接触24

2.2.1 接触表面不连续24

2.2.2 协调表面接触25

2.2.3 界面摩擦对接触应力的影响26

2.2.4 表面效应的影响29

2.3 粗糙表面接触33

2.3.1 单峰接触33

2.3.2 理想粗糙表面接触34

2.3.3 随机粗糙表面的接触35

2.3.4 塑性指数36

2.4 弹塑性接触37

2.4.1 屈服判据37

2.4.2 弹性体接触屈服力和屈服载荷38

2.4.3 理想刚塑性固体的接触39

2.4.4 弹塑性压入41

参考文献42

第3章 界面滑动分析44

3.1 无滑动面接触44

3.2 滑动面接触46

3.2.1 滑动摩擦基本定律46

3.2.2 摩擦界面静力学46

3.3 弹性变形摩擦界面力学49

3.3.1 基本假设50

3.3.2 切应力对压力分布的影响50

3.3.3 局部区域滑动51

3.4 粗糙变形摩擦界面力学52

3.4.1 等高球体粗糙弹性接触52

3.4.2 随机粗糙表面接触53

3.5 滑动摩擦特性55

3.5.1 静止接触时间55

3.5.2 跃动现象55

3.5.3 预位移56

参考文献57

第4章 界面黏着滑动58

4.1 固体界面能58

4.1.1 固体表面力场58

4.1.2 固体表面能和表面张力60

4.1.3 固体界面能61

4.2 固体摩擦振动与黏滑61

4.2.1 摩擦振动61

4.2.2 黏滑现象62

4.2.3 黏滑与减噪64

4.3 黏着影响因素65

4.3.1 粗糙度的影响65

4.3.2 表面微结构的影响67

4.4 壁虎黏着研究68

4.4.1 壁虎刚毛微观结构69

4.4.2 壁虎微细结构的黏附机理71

4.5 固体材料表面处理与改性74

4.5.1 固体表面增黏处理74

4.5.2 固体表面的减黏防污76

4.5.3 表面清洁78

4.5.4 机械处理与热处理79

4.5.5 表面改性技术79

参考文献82

第5章 界面接触刚度85

5.1 两体接触刚度85

5.1.1 接触刚度的定义85

5.1.2 球体接触刚度86

5.1.3 正交圆柱接触刚度88

5.1.4 一般接触刚度88

5.1.5 平行圆柱接触89

5.2 多体接触刚度92

5.2.1 组合接触刚度92

5.2.2 止推轴承接触刚度95

5.2.3 径向轴承接触刚度96

5.3 粗糙界面接触刚度97

5.3.1 等高粗糙接触刚度98

5.3.2 随机粗糙接触刚度98

参考文献99

第6章 滚动分析100

6.1 纯滚运动100

6.1.1 滚动摩擦系数100

6.1.2 滚动摩擦机理101

6.2 滑滚运动102

6.2.1 宏观滑滚运动及滑滚比102

6.2.2 微观滑动103

6.2.3 从微观滑动到宏观滑动104

6.3 黏滑牵引机制105

6.3.1 固-固界面间的黏着功105

6.3.2 黏附理论——球／平面接触模型106

6.3.3 滚动区域内的黏着107

6.3.4 影响轮轨黏着的因素109

6.4 其他滚动摩擦理论110

6.4.1 弹性迟滞理论110

6.4.2 塑性变形理论111

参考文献112

第7章 接触疲劳力学114

7.1 表面疲劳114

7.1.1 表面疲劳磨损的种类114

7.1.2 裂纹的起源与扩展115

7.2 接触疲劳分析116

7.2.1 接触应力状态116

7.2.2 接触疲劳强度准则117

7.2.3 接触疲劳寿命119

7.3 疲劳磨损理论与计算120

7.3.1 疲劳磨损理论120

7.3.2 剥层磨损理论120

7.3.3 磨损计算方法122

7.4 影响疲劳磨损的因素123

7.4.1 载荷性质124

7.4.2 材料性能125

7.4.3 润滑剂的物理与化学作用126

7.4.4 摩擦副材料的选配127

参考文献127

第2篇 受限流体界面力学131

第8章 界面膜131

8.1 吸附现象131

8.1.1 气-固界面吸附131

8.1.2 液-固界面吸附132

8.1.3 表面膜强度136

8.2 表面湿润性136

8.2.1 表面张力与接触角136

8.2.2 表面张力引起的液体内部压力138

8.2.3 湿润性对界面膜性能的影响139

8.2.4 湿润性对黏着的影响140

8.3 表面膜吸附热力学142

8.3.1 液体吸附热力学142

8.3.2 解附临界温度143

参考文献145

第9章 受限流体模型与分析146

9.1 界面流体流动分析模型146

9.1.1 连续流体介质146

9.1.2 非连续流体介质148

9.1.3 统计力学149

9.2 利用连续流体介质力学求解界面问题150

9.2.1 流体动压润滑分析150

9.2.2 弹性流体动压润滑分析153

9.3 利用分子动力学模拟求解界面问题156

9.3.1 分子动力学模拟方法156

9.3.2 粗粒珠簧模型与势能函数157

9.3.3 PFPE在光滑表面上的铺展现象157

9.4 利用玻耳兹曼方程求解稀薄气体润滑方程160

9.4.1 基本方程160

9.4.2 边界条件162

9.4.3 任意克努森数的广义润滑方程推导165

9.4.4 稀薄效应对负压型磁头性能的影响166

参考文献167

第10章 受限薄膜169

10.1 有序分子膜类型169

10.1.1 分子自组装膜169

10.1.2 LB膜173

10.1.3 分子沉积膜175

10.2 有序分子膜性能176

10.2.1 有序分子膜性能的实验研究177

10.2.2 分子结构对自组装膜性能的影响178

10.2.3 湿度和水膜对自组装膜摩擦性能的影响184

10.2.4 超薄分子膜摩擦耗散的微观机制186

10.3 液晶膜186

10.3.1 液晶化合物的分类187

10.3.2 液晶润滑分析189

10.3.3 液晶润滑添加剂的摩擦机理193

参考文献195

第11章 流-固界面边界层分析197

11.1 边界层滑移197

11.1.1 边界滑移现象197

11.1.2 滑移边界条件198

11.1.3 滑移边界流速分布199

11.2 边界滑移理论203

11.2.1 滑移长度模型203

11.2.2 极限剪应力滑移模型205

11.2.3 界面滑移的影响因素207

11.3 考虑稀薄气体效应的雷诺方程211

11.3.1 流量分析211

11.3.2 广义雷诺方程212

11.3.3 磁头／磁盘超薄气体润滑计算213

11.4 界面滑移测试技术216

11.4.1 近界面流体速度直接测量216

11.4.2 基于微管道流量的测量216

11.4.3 基于液体压力的测量217

参考文献218

中英文对照及索引219