弹丸在膛内的高速摩擦系数测量装置国内外研究现状综述

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国内对弹丸在膛内的高速摩擦系数测量装置设计进行过研究，自从上世纪 80 年代起，南京理工大学一批弹道学家，如金志明、何勇等先后采用油压机准静态实验和实弹射击动态实验方法测定了挤进阻力值，这些研究成果提高了人们对这一过程的认识。对于滑动摩擦系数的测定与计算，一般来说是使用摩擦系数测量仪；重力平衡法，阿姆斯莱机上所应用的是这种方法；弹簧力平衡法；电测法，由以上三种方式测得摩擦力，再由摩擦力与法向力根据公式可以间接获得摩擦系数[6]。陈厚嫦第一次将滑动速率当作变量来研究，并编写并了相对应的 CONTACT 程序来计算，在此上做出了带函数型摩擦系数的接触理论，陈厚嫦所做出的带函数的摩擦系数实际上是根据外国人很多经验公式得来的，说明了摩擦系数与载荷和速度之间的变化关系，但没有揭示摩擦系数的变化本质[7]。裴有福根据量子力学的基本计算方式在微观范围上讨论了新的摩擦定律出现的可能性，根据简单的数学模型讨论了滑动摩擦系数与外界变化（如湿度）和边界条件（如几何条件、速度和法向压力）的干系，摩擦系数会因速度升高而变化，发现了它们之间的变化规律，与实验结果相同，并且他们也发现用这种方法研究仍然受到许多外界条件的制衡，还需要做更多的研究才会发现更好的实验结果[8]。而近几十年来，摩擦测试仪是最常用来研究这种摩擦情况的，而随着传感器技术的发展，摩擦力矩测试法已经成为通用方式，现代电脑技术的先进可以动态的测量摩擦系数的持续变化情况。将各种软件与技术应用于测量装置中，使研究人员能够实时的观测摩擦系数的变化规律，很多实验得来的数据也可以用先进的电脑技术来处理。70126

而国外研究状况，为了能精确再现实际工程中高速干摩擦现象，十四世纪以来人就不断的进行摩擦系数测量装置的研究与设计制作。后来，Leonardo Da Vinci 首次次做出了测量摩擦力的实验装置；直到 1871 年，Coulomb 研究出了相似的装备，并发现了静态和动态摩擦之间的不同。在 1976 年，Montgomery 利用销—盘摩擦磨损实验机做了很多弹带材料和身管刚高速摩擦试验，Lesquois 等利用自制的一台名为“Tribometer great velocity”的实验装置研究了摩擦因数[9]。早在 1880 年，前苏联摩擦学教授克拉格利斯基就根据很多的实验发现，在摩擦表面滑动的物体的速度会使得摩擦表面温度升高，出现物理与化学形变和摩擦磨损，因此对摩擦系数产出明显的影响[10]。对于极端情况下的摩擦系数研究，库伦已经进行过理论研究，并提出了岩石的摩擦定律[11]，库伦已经知道，静摩擦系数随着时间而缓慢增大，并且动摩擦系数与速度有关。Dieterich 的实验研究表明，这些效应之间存在一个相近的关系。它的研究被 Ruina 的理论概括为与速率相关的摩擦定律。在 Dieterich-ruina 摩擦定律中，摩擦系

数与瞬时速度 v 和状态变量θ有关：1) 。Dieterich-ruina 摩擦定律不仅很好的描述了稳态摩擦过程，而且对非稳态转变过程也进行了很好的描述。我们考虑

滑动速度 V1 的一个摩擦过程。根据公式，稳态摩擦系数等于：

果滑动速度从 V 迅速变为 V2，那么发生转变后他的值为： 

的 Popor 和德国 F.Bucher 等人使用 Movable cellular automata 研究了干燥环境下的轮轨接触摩擦系数[12]。论文网Kaller 和 Piotrow 在研究轮轨滑动时，将研究的摩擦系数分为两部分：粘着区的静摩擦系数和滑动区的动摩擦系数，并对以前的 Kalker 接触理论进行了修改，这只是简单研究了轮轨之间的摩擦系数[13]。而 Philippon S， Sutter G， Molinari A 等人提出了数值仿真方法来对由磨损试验机测量到的特定结果进行分析，即高速和高压相结合，来再现干摩擦[14]。除实验和理论研究外，有限元软件技术的快速发展，现在利用 ANSYS、ABAQUS 等软件对摩擦接触过程做数值模拟研究[15]。