基于磨合吸引子的磨合设计研究

Because it is difficult to establish the running-in prediction models based on classical friction law and classical contact theory and various wear mechanisms, and the poor prediction effect of the established models, It is of great scientific significance and application prospect to carry out the research on the running-in prediction and design starting from the principle of system science. In this project, quantitative researches will be carried on the running-in process based on chaos theory and running-in attractors. Firstly, in order to grasp the formation conditions and rules of running-in attractors, the running-in experiments will be conducted on specific friction systems. Secondly, the prediction models of the running-in attractor and the running-in time will be established by introducing the new characterization parameters which reflect the properties of the running-in attractor. Thirdly, the running quality evaluation method of the running-in quality based on attractors will be put forward by studying the correlation and consistency of the characterization parameters and the running-in quality. Moreover, based on the prediction models and the running quality evaluation method, the optimal solution of the running parameters will be obtained by optimization, and the chaotic dynamics method of the running-in design will be proposed. The research results of the project can provide a reference for the research and application of the design of running-in condition, running-in quality, running-in time and so on. And the research method of the project is expected to open up a new idea for the running-in design.

针对基于古典摩擦定律和经典接触理论以及各种磨损机理建立磨合预测模型困难和模型预测效果欠佳的问题，从系统科学原理出发，以混沌理论为指导，以磨合吸引子为依据，开展磨合过程预测和磨合设计研究将具有重要的科学意义和应用前景。本项目以特定摩擦系统为对象，通过磨合试验研究，掌握磨合吸引子的形成条件和规律，确定磨合参数的取值区间；在进一步研究并提出反映磨合吸引子性质的新的表征参数的基础上，研究磨合吸引子表征参数和磨合时间与摩擦系统参数的依赖关系，建立磨合吸引子预测模型和磨合时间预测模型；通过研究磨合吸引子特征量与磨合质量特征量的相关性和一致性，提出磨合质量的磨合吸引子评价方法；基于预测模型和磨合质量评价方法，通过优化得到磨合参数的最优解，从而提出磨合设计的混沌动力学方法。项目研究成果可为磨合工况设计、磨合质量设计、磨合时间设计等方面的研究和应用提供参考依据，项目研究方法有望为磨合设计开辟一条新的思路。

摩擦磨损行为的复杂性和影响因素的多样性，使得传统的磨合过程预测和磨合设计方法研究遇到了困难。为了提出不依赖于接触表面和摩擦磨损机理的磨合过程预测与磨合设计方法，开展了以反映摩擦系统动力学本质的，从包含系统全部信息的摩擦信号中提取得到的磨合吸引子为依据的磨合过程预测和磨合设计研究。为此，开展了磨合吸引子形成条件研究，试验研究了摩擦系统参数对磨合吸引子动力学特性及演化规律的影响，掌握了磨合吸引子的形成条件和摩擦系统参数的取值范围；开展了磨合吸引子表征参数研究，在现有关联维数表征参数的基础上进一步研究并提出了反映磨合吸引子特性的多个新的定性和定量表征参数，丰富了磨合吸引子理论，为基于磨合吸引子的磨合设计提供了更多的方法；开展了磨合吸引子的系统依赖性研究，进行了不同摩擦系统参数下的磨合过程试验，从摩擦信号重构得到磨合吸引子，计算了吸引子的多个特征参数，建立了磨合吸引子的预测模型，从非线性动力学的角度实现了对磨合吸引子系统依赖性的定量描述；开展了摩擦副的磨合设计研究，在掌握磨合吸引子形成条件及其与系统依赖关系的基础上，进一步研究了磨合吸引子特征参数与磨合表面质量参数的相关性和一致性，提出磨合质量评价方法，并将磨合质量评价方法和磨合吸引子预测模型相结合提出了基于磨合吸引子的磨合设计新方法。以磨合质量好和磨合时间短为目标得到的磨合设计参数的最优解，为摩擦副磨合工况设计、磨合质量设计、磨合时间设计以及初始表面设计等方面的研究与应用提供了理论依据。