纳米间隙润滑剂季戊四醇四酯的压缩性能分子动力学模拟

季戊四醇四酯(Pentaerythritol tetra(2-ethylhexanoate),PETE)是良好的环境友好润滑剂。采用聚合物一致性力场(PCFF),分别在2种温度、3种初始油膜厚度和8种压力下对纳米间隙中PETE的压缩性能进行分子动力学模拟,研究润滑剂分子和密度的分布规律,并与经典宏观压缩试验得出的Tait方程计算值进行比较。结果表明,随着初始油膜厚度的增加,分子动力学模拟结果越接近Tait方程计算值,当初始油膜厚度为9.17 nm时,相对误差小于5%。在压缩过程中,油膜厚度和润滑剂的可压缩性能随着压力的增大而减小。对于不同初始油膜厚度的油膜,其压缩性能相近。由于PETE的分子结构中有较多且较长的支链,各方向尺度没有太大差异,受压缩后,除了接近固体壁面处有润滑剂原子聚集,其他地方不存在分层现象,且润滑剂与固体壁面之间不存在明显的空隙。     

纳米铜颗粒添加剂粒径对润滑油摩擦性能影响的分子动力学和试验*

在润滑油中添加纳米颗粒可以有效减少摩擦磨损,大多数研究只集中在纳米颗粒的性质对摩擦性能的影响,很少考虑到颗粒粒径与表面粗糙度对摩擦性能的耦合作用。采用分子动力学（MD）模拟和试验的方法研究纳米铜颗粒添加剂粒径对润滑油摩擦性能的影响。建立具有凸峰和凹槽的粗糙壁面边界润滑MD模型,模拟300MPa下两固体壁面相对剪切速度为5 m/s时,5种粒径的纳米Cu颗粒分别在不同粗糙度壁面下的力学性能。定量计算出摩擦表面的应力、磨损量、摩擦力、正压力和摩擦热。同时,采用微纳米划痕仪测量含纳米Cu颗粒润滑油的摩擦因数。结果表明,颗粒的粒径和壁面粗糙度对润滑油的摩擦性能具有耦合作用;在剪切过程中纳米颗粒会填充壁面凹坑、形成保护膜、减少摩擦磨损、提高承载能力和降低壁面摩擦热。当壁面粗糙度较小、处于边界润滑状态时,Cu颗粒添加剂会增大体系的摩擦力;当壁面粗糙度较大、处于混合润滑状态时,Cu颗粒添加剂会减小体系的摩擦力;当颗粒粒径与壁面凹槽深度的比值D/h在1.05～1.12范围内,即颗粒直径略大于凹槽深度时,润滑油的摩擦性能最优,摩擦力和磨损量较小、油膜承载能力最大。分子动力学模拟和试验相结合,建立微纳观结构...     

磨屑对润滑油摩擦性能的影响

通过实验和模拟研究磨粒对润滑油摩擦性能的影响。首先通过微纳米压/划痕试验测量含磨屑润滑油的摩擦因数。同时,建立边界润滑体系模型,采用分子动力学方法模拟含磨屑润滑油膜在不同载荷下沿膜厚方向的压缩率和密度分布;对体系的上下固体壁面施加方向相反的剪切速度,计算出壁面原子的应力、摩擦力、正压力和摩擦因数;分析不同粒径磨屑的动态行为特征;通过减少润滑油分子数量,探究乏油工况下含磨屑润滑体系的摩擦性能。结果表明,润滑体系摩擦因数的模拟值与试验值一致;磨屑的存在会降低油膜的压缩率,同时在高载下磨屑的存在会对油膜的分层产生破坏,影响磨屑附近的密度分布;含小粒径磨屑的润滑体系的摩擦因数比含大粒径磨屑的润滑体系的小,表明磨粒聚集长大现象会恶化润滑油的润滑性能;磨屑在剪切过程中同时存在滚动和滑动,含小粒径磨屑的润滑体系剪切过程中表现出波动幅度更大的角速度;随着载荷的增大,磨屑角速度减小,波动幅度降低;在乏油工况下,磨屑会在剪切过程中出现变形破碎现象。     

分子动力学模拟纳米颗粒添加剂对边界润滑的影响

通过试验和模拟的方法研究了不同压力条件下纳米铜颗粒添加剂在正十六烷基础油中的边界润滑行为。建立具有正弦曲面粗糙峰的边界润滑模型,采用分子动力学分别模拟了在25,50,100,200 MPa 4种压力下,含纳米铜颗粒与不含纳米铜颗粒时润滑油沿膜厚方向的密度分布。在润滑体系的上下固体壁面施加方向相反的剪切速度,计算出壁面原子与铜颗粒原子的应力、固液界面摩擦力、正压力和摩擦因数。采用微纳米划痕仪测量了含铜颗粒润滑剂的摩擦因数。结果表明：不同压力下两种润滑体系中的十六烷基础油均出现分层现象;纳米粗糙峰直接接触时,接触界面仍存在少量的正十六烷分子,且分子主链的排列方向与剪切方向相同;在200 MPa时铜颗粒使固体壁面的最大应力减小35.3%,提高了润滑体系的承载能力;不含铜颗粒润滑体系润滑油膜在50 MPa时破裂,含铜颗粒润滑体系润滑油膜在200 MPa时破裂;模拟计算的边界润滑状态下两种润滑体系的摩擦因数符合试验测量值。     

基于OBE理念和BOPPPS模型的机械设计综合课程设计教学设计与实践

机械设计综合课程设计由机械原理课程设计和机械设计课程设计整合而成,旨在通过机器运动方案分析设计与整机零部件设计的整个流程,培养学生的系统设计能力。文章介绍了基于OBE理念和BOPPPS模型的机械设计综合课程设计的教学再设计和实践。教学实践表明,课程教学达到了预期目标,提高了学生的团队协作意识、产品设计能力、项目管理能力、工程实际问题解决能力和交流表达能力。这些为综合课程设计教学的改进提供了参考。     

基于分子动力学两集料间沥青的拉伸黏附机理

基于分子动力学(MD)模拟,建立了两集料间沥青的模型,研究了拉伸速率、温度对沥青-集料界面拉伸应力-位移曲线的影响,从原子尺度分析了沥青-集料界面的拉伸破坏形式和黏附机理,同时通过拟合拉伸应力-位移曲线,提出了适用于宏观数值分析的内聚力模型.结果 表明:当拉伸应力超过应力峰值后,沥青-集料的破坏由以黏附破坏为主转变为以黏聚破坏为主;拉伸速率越大,应力峰值越大;温度越高,应力峰值越小;沥青在拉伸应力达到应力峰值之前保持弹性状态,此时变形可逆,当拉伸应力超过应力峰值后,受到的损伤不可逆.     

分子动力学模拟剪切速度对纳米间隙中角鲨烷界面滑移的影响

采用聚合物一致性力场(PCFF),分别在7种剪切速度V和3种油膜厚度h下对纳米间隙中润滑剂角鲨烷进行分子动力学模拟,分析固液界面的密度、分子和流速的分布,探究纳米薄膜润滑的润滑机理和剪切速度对界面滑移的影响。结果表明,纳米间隙中润滑剂存在分层现象,各层间距相近,并非越远离固体壁面层间距越大,层间距约为角鲨烷分子单个C-C键距离的3~4倍;随着油膜厚度的减小,纳米间隙中润滑剂层状分布越明显,固化层密度越大;当油膜厚度为3.44 nm时,固液界面滑移现象明显,滑移长度b值随着V先增大后减小,当V为22.8 m·s^-1时,b达到最大值4.35 nm;根据模拟和计算结果,给出滑移长度与剪切速度的关系公式。     

正十六烷基础油中减摩剂和分散剂相互作用的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟加入减摩剂单油酸甘油酯(GMO)和分散剂聚异丁烯琥珀酰亚胺-多胺(PIBSA-PAM)的正十六烷基础油在不同压力条件下剪切时的摩擦学特性.构建光滑铁壁面的纳米间隙润滑剂模型,对GMO分子、PIBSA-PAM分子和壁面之间的吸附和团聚行为进行阐释,得出润滑油膜中每种分子的密度分布及剪切过程中的速度分布,...     

纳米单峰粗糙壁面润滑模型的分子动力学模拟

为研究角鲨烷润滑油膜在固定压强、不同温度和不同剪切速度下的边界润滑行为,建立了具有单峰粗糙面的边界润滑模型。分析润滑油膜的密度分布,以及在剪切运动过程中固体壁面的力学响应和应力变化,以及不同剪切速度条件下润滑剂和凸峰的状态变化。结果表明:温度对角鲨烷润滑油膜的分层现象影响较小,对凸峰之间的粘着现象影响显著;较高的相对运动速度有利于减小磨损;混合摩擦状态时,两凸峰接触界面中有少量角鲨烷分子存在,且分子长链方向与剪切方向一致。     

考虑双电层力时微纳间隙动压润滑边界滑移研究

采用原子力显微镜对微纳米间隙下硅基片与纯角鲨烷液体固-液接触面的边界滑移进行试验研究,同时考虑固-液接触面处双电层力,拟合Si O2小球与固体试样的表面电荷密度以及角鲨烷流体动压力。结果表明,在不考虑小球重力、惯性力及分子间作用力的情况下,小球在垂直趋近固体试样的过程中主要受力为双电层力及流体动压力,在低速时,双电层力占主导地位;在角鲨烷液体环境中,探针趋近硅基片的过程中,双电层力表现为引力,且其大小与趋近速度无关;在试验的趋近速度范围内,Si(100)表面与角鲨烷的接触面均会产生边界滑移,且滑移长度随着速度的增大而升高。