[发明专利]一种预测软硬相间形貌仿生材料摩擦系数的方法

摘要

本发明属于仿生材料领域，具体的说是一种预测软硬相间形貌仿生材料摩擦系数的方法。该方法包括以下步骤：步骤一、确定弹性模量不同的两种材料的摩擦系数及弹性模量；通过摩擦试验，确定软材料的摩擦系数f_s及硬材料的摩擦系数f_h；通过拉伸试验得到软材料的弹性模量E_s与硬材料的弹性模量E_h；步骤二、确定软材料的表面积比c％；步骤三、确定软硬相间形貌仿生材料摩擦系数；本发明通过少量软、硬材料的基体性能参数便可方便快捷预测软硬相间形貌仿生材料摩擦系数，比实验手段直接测量软硬相间形貌仿生材料摩擦系数成本低，且测试过程中不易受到很多偶然因素的影响。

主权项

1.一种预测软硬相间形貌仿生材料摩擦系数的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、确定弹性模量不同的两种材料的摩擦系数和弹性模量即弹性模量大的硬材料的摩擦系数f_h、硬材料的弹性模量E_h和弹性模量小的软材料的摩擦系数f_s、弹性模量E_s；步骤二、确定软材料的表面积比c％；采用统计学方法可将软材料实际接触面积A_s与硬材料实际接触面积A_h与软材料的表面积比c％的关系表示为：其中，A为软硬相间形貌仿生材料表面积，c％为软材料的表面积比，A_s为软材料表面积，A_h为硬材料表面积；步骤三、确定软硬相间形貌仿生材料摩擦系数；根据粘着摩擦机理，法向总载荷W可以表示为：W＝W_s+W_h＝c％AE_sε+(1‑c％)AE_hε其中，ε为粘着点上的平均应变，W_s为软材料法向载荷，W_h为硬材料法向载荷；由于软、硬材料的粘着情况不同且软、硬材料被切向力剪断的条件不同，可将摩擦力表示为：F＝A_sτ_s+A_hτ_h＝c％Aτ_s+(1‑c％)Aτ_h其中，τ_s、τ_h分别为软、硬材料的剪切极限；根据库仑摩擦定律可得到软硬相间仿生材料的摩擦系数f：其中，f_s为软材料的摩擦系数、f_h为硬材料的摩擦系数；E_s为软材料弹性模量，E_h为硬材料的弹性模量。