MEMS纳观摩擦机理研究.pdfVIP

摘 要 随着微电子技术渗透到机械工程的各个领域和机电一体化的发展，微电子机 械系统(MEMs)，已成为人们在微观领域认识和改造客观世界的一项高新技术。但 是，当尺寸缩小至一定范围时，许多物理现象同宏观世界相比有很大差别，尤其 是在摩擦力上体现的尤为突出。长期以来，人们一直沿用以实验研究为基础的综 合分析方法研究宏观摩擦学现象，并发现了许多规律，提出了很多作用模型，但 都难以深入了解摩擦学现象的机理。随着物体尺寸的减小和对摩擦的深入研究， 各类实验都表明经典的Amontons公式：F=∥Ⅳ的结论显然不符合微观摩擦规律。 研究人员在原子尺度上对于一个接触面保持固定的几何结构摩擦力与滑动速度成 正比。即便在宏观摩擦中，摩擦系数也不是恒定不变的，它是随速度而变化的。 在橡胶摩擦实验中得到摩擦力随速度的增加而先增大再减小的复杂曲线证明了这 一点。 针对以上现象和经典理论之问的种种矛盾，本文首先根据经典的Hertz接触理 论，利用微小的形变与力的关系来分析摩擦力的形成机理，为建立弹性接触模型 打下基础。其次介绍了模糊数学理论，并给出一些常用的隶属函数，利用模糊理 论这个连接精确性与模糊性之间的桥梁，来使纳观摩擦机理研究中种种不确定因 球表面形貌模型，由此得到了纳观物体表面接触模型，并建立了单球系统动力学 方程，结合模糊理论对单球系统动力学方程进行叠加，得到整体滑块动力学方程。 最后对此方程进行仿真，并详细地分析了摩擦系数随速度而变化的实质。同时也 在一定程度上反映了在宏观下最大静摩擦力大于滑动摩擦力的这一事实。为微／ 纳观摩擦机理的进一步研究开辟了一条有效途径。 关键词：城螨模糊理论Hertz接触纳观摩擦隶属函数 Abstract and Withthe ofMechanicsandElectronics theinfiltration development incorporating ofmicro·electronics into fieldofmechanical comingevery engineering, technology themicrominiaturizationofmechanismhasbeen accelerated．Inrecent great years， withthe of Scienceand markedwith Miero／Nano development Technology，MEMS andsmall sizehavebeAT．omea tounderstandand shape high-technique tiny operation rexlucestoacenaill rebuildtheworldinmicrocosmicrealm．Asthedimension range． thatofthe are differentfrom mayo-view however,manyphysicalphenomenonquite inth