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颗粒摩擦特性对分析和探究自然界和工业生产中存在的颗粒流动现象具有重要意义。对于离散的颗粒材料，颗粒间通过接触将外载压力和自身重力传递到整个系统，并形成诸多强度迥异的力链结构。剪切作用下，颗粒系统在足够大的切向力驱动下发生流动，改变颗粒间接触力的大小及传递方向，诱导力链结构发生演变，进而影响颗粒物质的摩擦特性。目前用于探究颗粒物质摩擦特性的实验方案无法直接表明力链结构演变及分布对摩擦特性的影响，存在一定的局限性。
为了阐明剪切过程中颗粒物质内部力链网络演变对摩擦系数的影响，设计并搭建一种新型颗粒物质摩擦实验装置，能够在线实时测得剪切面与颗粒物质间摩擦系数以及法向压力在剪切面上的分布。为达到这一测量目的，将薄膜压力传感器A、B粘贴在上下夹板之间构成一个类似三明治的夹紧装置，三明治结构置于颗粒系统内部并做往复滑移运动，对系统施加剪切作用。利用薄膜压力传感器A、B测得颗粒物质作用在剪切面左右两侧的法向压力，并通过一侧的悬臂梁传感器测得切向摩擦力，获取剪切面与颗粒物质间的摩擦系数。通过位移传感器测得三明治结构在剪切滑移过程中的位移变化，得到摩擦系数以及剪切面左右两侧法向压力随位移的演变规律。深度剖析剪切面左右两侧法向压力随位移的变化结果，揭露颗粒物质力链网络的演变过程及空间分布特征。基于颗粒流变学本构关系，进一步探究外载压力和滑动速度对摩擦系数的影响。
（1）设计搭建了一种新型颗粒物质摩擦实验装置；
（2）结合剪切过程中颗粒运动状态以及力链演变规律研究结果，对法向压力和切向摩擦力的变化结果进行深度剖析，构建了颗粒系统不同尺度间的关联；
（3）推导出摩擦系数对外载压力和剪切速度存在依赖关系。
（1）为探究颗粒物质摩擦特性提供了新颖的实验手段和分析方法；
（2）为分析颗粒流动过程中微观动态变化对宏观摩擦性能的影响提供理论支撑。
张雪洁，合肥工业大学摩擦学研究所在读博士研究生。研究领域包括颗粒物质摩擦学和流变学。
刘焜，合肥工业大学摩擦学研究所教授，博士生导师。研究领域包括车辆系统摩擦润滑与节能、制造过程界面摩擦调控、颗粒物质摩擦学。现任合肥工业大学摩擦学研究所所长、机械工程学院学术委员会主任和机械设计及理论学科带头人，清华大学摩擦学国家重点实验室咨询委员会委员、中国机械工程学会高级会员，863项目、国家自然科学基金等项目主持人。在Friction、Wear、ACS Applied Materials & Interfaces、Langmuir、Tribology Letters、Lubrication Science、Tribology International、《机械工程学报》、《摩擦学学报》等国内外刊物上已发表学术论文100余篇。
期刊简介
Friction（《摩擦（英文）》）是清华大学主办的国内首个摩擦学领域的国际性学术期刊，旨在发表和出版涵盖接触、摩擦、磨损、润滑、表面粘着和界面科学跨学科的创新性研究论文及专题性综述文章，致力于为国内外摩擦学和表面界面科学领域的学者搭建一流的国际学术交流平台，促进摩擦学在中国和国际学术界之间的交流和发展。其2020年度影响因子为6.167，在国际摩擦学领域15余种SCI-E数据库收录期刊中排名第一，成为我国乃至亚洲首个进入全球机械工程领域前10名的国际学术期刊（大类学科排名前8%），2020年在线发文量超过160篇。
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电话：86-01062781379
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E-Mail: sklt@tsinghua.edu.cn