MEMS納觀摩擦機(jī)理研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)滲透到機(jī)械工程的各個(gè)領(lǐng)域和機(jī)電一體化的發(fā)展，微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)，已成為人們?cè)谖⒂^領(lǐng)域認(rèn)識(shí)和改造客觀世界的一項(xiàng)高新技術(shù)。但是，當(dāng)尺寸縮小至一定范圍時(shí)，許多物理現(xiàn)象同宏觀世界相比有很大差別，尤其是在摩擦力上體現(xiàn)的尤為突出。長(zhǎng)期以來，人們一直沿用以實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ)的綜合分析方法研究宏觀摩擦學(xué)現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)了許多規(guī)律，提出了很多作用模型，但都難以深入了解摩擦學(xué)現(xiàn)象的機(jī)理。隨著物體尺寸的減小和對(duì)摩擦的深入研究，各類實(shí)驗(yàn)都表明經(jīng)典

2、的Amontons公式：F=μN(yùn)的結(jié)論顯然不符合微觀摩擦規(guī)律。研究人員在原子尺度上對(duì)于一個(gè)接觸面保持固定的幾何結(jié)構(gòu)摩擦力與滑動(dòng)速度成正比。即便在宏觀摩擦中，摩擦系數(shù)也不是恒定不變的，它是隨速度而變化的。在橡膠摩擦實(shí)驗(yàn)中得到摩擦力隨速度的增加而先增大再減小的復(fù)雜曲線證明了這一點(diǎn)。 針對(duì)以上現(xiàn)象和經(jīng)典理論之間的種種矛盾，本文首先根據(jù)經(jīng)典的Hertz接觸理論，利用微小的形變與力的關(guān)系來分析摩擦力的形成機(jī)理，為建立彈性接觸模型打下基礎(chǔ)。

3、其次介紹了模糊數(shù)學(xué)理論，并給出一些常用的隸屬函數(shù)，利用模糊理論這個(gè)連接精確性與模糊性之間的橋梁，來使納觀摩擦機(jī)理研究中種種不確定因素轉(zhuǎn)化為置信度問題。再根據(jù)Greenwood-Williamson(GW)模型建立了物體表面半球表面形貌模型，由此得到了納觀物體表面接觸模型，并建立了單球系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，結(jié)合模糊理論對(duì)單球系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行疊加，得到整體滑塊動(dòng)力學(xué)方程。最后對(duì)此方程進(jìn)行仿真，并詳細(xì)地分析了摩擦系數(shù)隨速度而變化的實(shí)質(zhì)。同時(shí)也在一