软硬相间仿生材料的摩擦过程及减阻机理研究

基本信息
批准号:51605187
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:王蜜
学科分类:
依托单位:吉林大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:卢国龙,李家亿,郑龙,张思,吕燕婷,吴建军
关键词:
软硬相间耐磨减阻仿生材料模拟
结项摘要

Biological structures with integrated soft and hard phases are ubiquitous in nature. Over the recent decades, bioinspired soft-hard integrated materials have shown excellent mechanical properties of drag reduction and abrasion resistance. Herein this project is proposed to investigate on the frictional properties of bioinspired soft-hard integrated materials by both theoretical modeling and experimental verification. First, the mathematical model of the friction process will be established based on the classic adhesive friction theory so as to reveal the mechanism of drag reduction and abrasion resistance for soft-hard integrated materials. Then, a range of factors will be examined in friction process and their coupling mechanism will be determined. Subsequently, a systematic method to design soft-hard integrated materials with enhanced frictional properties will be proposed. The project aims to achieve three scientific objectives: 1) to establish mathematical model of friction process for bioinspired materials with integrated soft and hard phases; 2) to reveal the mechanism of drag reduction and abrasion resistance for soft-hard integrated materials; 3) to design bioinspired soft-hard integrated materials with desired frictional properties. The knowledge gained in this project can shed light on the preparation and application of bioinspired soft-hard integrated materials.

“软—硬”相间结构在生物体中普遍存在,以此为灵感设计的软硬相间仿生材料表现出了出众的减阻、耐磨性能。本项目研究软硬相间仿生材料摩擦性能,以经典的粘着摩擦理论为基础,结合“软—硬”相间结构特点,建立软硬相间仿生材料摩擦过程的数学模型,揭示软硬相间仿生材料减阻、耐磨机理,探索其摩擦过程的多因素协同影响特点,提出基于摩擦学性能的软硬相间仿生材料的系统化设计方法,并针对软硬相间材料特点,应用化学共价共混、3D打印、激光加工等方法制备软硬相间仿生材料。拟解决三项关键科学问题:建立软硬相间仿生材料摩擦过程的数学模型,揭示软硬相间仿生材料减阻、耐磨机理,提出基于摩擦学特性的软硬相间仿生材料的系统化设计方法。项目研究可以为基于摩擦学特性的软硬相间仿生材料的制备与应用提供拓展性思路。

项目摘要

根据粘着摩擦理论,结合“软—硬”相间结构特点,确立软硬相间仿生材料摩擦过程数学模型,探究软硬相间仿生材料摩擦机理。软硬相间仿生材料表面的“软—硬”相间结构使其摩擦过程较单一材料摩擦过程复杂的多。在粘着的产生阶段,软、硬材料在接触峰点均会产生粘着,由于软、硬材料粘着产生与扩展条件不同,会导致载荷的重新分布。最终软、硬材料粘着会协同产生与协同扩展。在粘着点剪切阶段,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,因此产生的粘着摩擦力也更复杂。本项目探索软、硬材料之间的协同作用,建立软硬相间仿生材料摩擦过程数学模型,揭示软硬相间仿生材料减阻、耐磨机理,并通过摩擦试验验证提出理论的准确性。同时建立软硬相间仿生材料摩擦过程有限元模型,研究摩擦过程中软硬相间仿生材料的摩擦特点。最终根据提出的摩擦理论及摩擦性能多因素协同影响特点,基于实际工况中对材料摩擦性能的需求,提出软硬相间仿生材料的系统化设计方法。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.09.026
发表时间:2020
3

拥堵路网交通流均衡分配模型

拥堵路网交通流均衡分配模型

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804030
发表时间:2019
4

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017
5

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021

王蜜的其他基金

相似国自然基金

1

仿生射流表面减阻特性及减阻机理研究

批准号:51275102
批准年份:2012
负责人:赵刚
学科分类:E0507
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
2

基于多环境水栖蛇鳞片摩擦减阻策略的仿生自适应减阻表面构建研究

批准号:51905208
批准年份:2019
负责人:郑龙
学科分类:E0507
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

喷涂聚脲仿生减阻材料的研究

批准号:50373009
批准年份:2003
负责人:黄微波
学科分类:E0304
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
4

油气装备摩擦副仿生表面织构抗磨减阻机理与设计理论研究

批准号:51775463
批准年份:2017
负责人:王国荣
学科分类:E0505
资助金额:58.00
项目类别:面上项目