本书聚焦于工程实际中的各种摩擦学现象，详细探讨摩擦过程中的变化规律和特征，并介绍基本理论、分析计算方法及试验测试技术，说明它们在工程中的实际应用。同时，也引入摩擦学领域的新发展、新知识。本书共10章，主要包括摩擦学概况、固体表面的接触、摩擦原理、磨损原理、润滑理论、摩擦学试验与测试技术、磨损仿真基本理论和方法、摩擦学设计与表面工程、生物与仿生摩擦学设计、摩擦学表/界面设计原理与方法。

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入选国家“万人计划”青年拔尖人才、爱思唯尔 2022 中国高被引学者(机械工程)入选国家“万人计划”青年拔尖人才、爱思唯尔 2022 中国高被引学者(机械工程)机械设计、摩檫学

目录
第1章 摩擦学概况 1
1.1 摩擦学研究对象与内容 1
1.2 摩擦学发展历史与现状 5
第2章 固体表面的接触 7
2.1 固体表面形貌 7
2.1.1 表面形貌 7
2.1.2 表面形貌参数 8
2.1.3 确定表面形貌的方法 10
2.2 固体表面性质 11
2.2.1 金属的晶体结构 11
2.2.2 晶格缺陷 13
2.2.3 金属表面的表面能与表面张力 15
2.2.4 物理吸附与化学吸附 17
2.2.5 切削加工对表面层的影响 19
2.2.6 金属的表层结构 19
2.3 固体表面接触 20
2.3.1 接触面积与接触模型 21
2.3.2 载荷与接触应力、接触变形 22
2.3.3 接触面积的计算 23
第3章 摩擦原理 26
3.1 摩擦的概念与分类 26
3.1.1 摩擦的概念 26
3.1.2 摩擦的分类 26
3.2 摩擦理论 27
3.2.1 经典摩擦定律的讨论 27
3.2.2 摩擦的机械理论 28
3.2.3 分子吸引理论 28
3.2.4 黏着理论 29
3.2.5 分子-机械理论 31
3.3 滑动摩擦 34
3.4 滚动摩擦 38
3.4.1 滚动摩擦机理 39
3.4.2 滚动体接触力学 43
3.4.3 滚动摩擦阻力的计算 46
3.4.4 受制滚动 49
3.5 影响摩擦的因素 52
第4章 磨损原理 55
4.1 磨损过程 55
4.2 磨损的基本类型 56
4.2.1 黏着磨损 56
4.2.2 磨粒磨损 60
4.2.3 表面疲劳磨损 65
4.2.4 腐蚀磨损 70
4.2.5 微动磨损 72
4.2.6 磨损类型的特点及转化 77
4.3 磨损理论 79
4.3.1 黏着磨损理论 79
4.3.2 疲劳磨损理论 80
4.3.3 剥层磨损理论 81
4.3.4 能量磨损理论 82
4.4 影响磨损的因素 84
4.4.1 外界机械作用的影响 84
4.4.2 摩擦副材质的影响 84
4.4.3 环境介质的影响 85
4.4.4 温度的影响 85
4.4.5 表面质量与接触状态的影响 86
4.5 摩擦学白层 86
4.5.1 摩擦学白层的特征 86
4.5.2 白层形成条件与形成机制 88
第5章 润滑理论 91
5.1 润滑基础 91
5.2 流体动压润滑 93
5.2.1 推导Reynolds方程的假设 93
5.2.2 流体柱的流动连续性 93
5.2.3 微元体的平衡 94
5.2.4 三维Reynolds方程及其简化 97
5.3 流体静压润滑 98
5.3.1 流体静压润滑的基本类型 98
5.3.2 立式推力轴承的分析 98
5.4 弹性流体动压润滑 100
5.4.1 线接触的刚性方程 100
5.4.2 Hertz接触应力理论 102
5.4.3 Ertel-Grubin弹性流体动压润滑近似解 104
5.5 边界润滑 106
5.5.1 概述 106
5.5.2 边界润滑膜的性能 107
5.5.3 形成边界膜的物理-化学过程 108
5.6 润滑设计 109
5.6.1 推力轴承 109
5.6.2 径向轴承 114
5.6.3 滚动轴承 122
5.7 润滑材料 124
5.7.1 液体润滑剂 124
5.7.2 润滑脂 125
5.7.3 固体润滑剂 125
5.8 智能润滑 126
5.8.1 智能润滑系统的基本组成 126
5.8.2 智能润滑的优势及应用 129
第6章 摩擦学试验与测试技术 130
6.1 摩擦学试验的分类 130
6.2 摩擦磨损试验机 131
6.2.1 试验机的设计与选用 131
6.2.2 通用的摩擦磨损试验机 133
6.3 摩擦力与摩擦力矩的测试 136
6.4 摩擦热与摩擦噪声的测试 139
6.4.1 摩擦热 139
6.4.2 摩擦噪声 139
6.5 摩擦磨损的检测与分析 140
6.5.1 磨损量 140
6.5.2 磨粒分析 141
6.5.3 摩擦表面分析 141
第7章 磨损仿真基本理论和方法 144
7.1 磨损仿真的基本知识 144
7.1.1 磨损仿真技术思路 144
7.1.2 磨损仿真软件 144
7.2 磨损模型 145
7.2.1 Archard磨损模型 145
7.2.2 Jendel磨损模型 146
7.2.3 Tγ/A-磨损率磨损模型 147
7.3 有限元在磨损仿真中的应用 148
7.3.1 材料磨损有限元仿真算法基础 148
7.3.2 适用于有限元分析的磨损模型 149
7.3.3 基于有限元的磨损仿真命令流 150
7.3.4 基于有限元的磨损仿真案例 150
7.4 滑动磨损仿真分析 150
7.4.1 磨耗套材料滑动磨损模型 151
7.4.2 磨耗套滑动磨损数值仿真模型 151
7.4.3 磨耗套滑动磨损数值仿真流程 152
7.4.4 磨耗套滑动磨损数值仿真结果 153
7.5 滚动磨损仿真分析 153
7.5.1 轮轨滚动接触理论 153
7.5.2 车辆动力学模型 155
7.5.3 车轮磨损量等效计算方法 156
7.5.4 车轮磨损仿真流程 157
7.5.5 车轮磨损仿真结果 157
7.6 新型磨损仿真方法 158
7.6.1 分子动力学仿真 158
7.6.2 基于智能仿真技术的磨损仿真 158
第8章 摩擦学设计与表面工程 160
8.1 摩擦学设计原理与方法 160
8.1.1 摩擦学设计历史 160
8.1.2 摩擦学设计概念 161
8.1.3 摩擦学设计方法 164
8.2 摩擦副材料设计与选用 165
8.2.1 滑动摩擦副的性能要求 165
8.2.2 滑动摩擦副的材料选用 166
8.2.3 滚动摩擦副的性能要求 168
8.2.4 滚动摩擦副的材料选用 168
8.3 摩擦学设计中的表面工程 171
8.3.1 表面工程的概述 171
8.3.2 不同表面改性技术 173
8.3.3 表面改性技术特征 175
8.4 表面耐磨损涂层设计 176
8.4.1 耐磨涂层的类型与特性 176
8.4.2 耐磨涂层设计的原则与方法 177
8.4.3 耐磨涂层性能测试 178
8.5 表面减摩涂层设计 180
8.5.1 减摩涂层的类型与特性 180
8.5.2 减摩涂层设计与性能测试 181
8.6 表面工程设计案例 182
8.6.1 船舶海水管路——激光熔覆涂层应用案例 182
8.6.2 核电汽轮机叶片——超声速火焰喷涂应用案例 184
8.6.3 工业零部件——金属表面复合处理技术案例 185
第9章 生物与仿生摩擦学设计 187
9.1 生物与仿生摩擦学基本原理 187
9.1.1 生物摩擦学简介 187
9.1.2 仿生摩擦学 190
9.2 典型医用修复体的摩擦学设计 192
9.2.1 硬体生物材料 192
9.2.2 软体生物材料 196
9.3 仿生设计典型工程应用 199
9.3.1 仿生减摩及脱黏 199
9.3.2 仿生增摩及黏附 200
9.3.3 仿生耐磨材料 201
第10章 摩擦学表/界面设计原理与方法 203
10.1 表面物理结构设计 203
10.1.1 表面织构设计 203
10.1.2 表面形貌设计 204
10.2 表/界面原子级结构设计 205
10.2.1 表面原子级结构设计 205
10.2.2 界面原子级结构设计 206
10.3 表面吸附摩擦调控 207
10.3.1 表面亲/疏水化调控 207
10.3.2 分子有序排布调控摩擦 208
10.4 工程应用实例 209
10.4.1 切削刀具减摩设计 209
10.4.2 超滑磁盘磁头设计 210
10.4.3 抗机械破解的超疏水表面设计 210
10.4.4 摩擦纳米发电——海洋能源收集 211
参考文献 212