[發明專利]摩擦試驗方法

有效

• 申請號: 202010331618.1
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111537374B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 于卿源;陳新春;張晨輝;雒建斌
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 劉葛

1.一種摩擦試驗方法，其特征在于，所述摩擦試驗方法通過摩擦試驗設備實現，所述摩擦試驗設備包括：

懸臂梁，位于真空低溫腔體內，所述懸臂梁的一端為固定端，另一端為自由端；

摩擦頭，固定在所述懸臂梁的自由端；

滑臺機構，用于固定測試樣品；

加載機構，包括：

支撐組件，支撐所述滑臺機構；

第一內磁耦合件，位于所述真空低溫腔體內部，所述第一內磁耦合件與所述支撐組件連接，用于帶動所述支撐組件運動，以致帶動所述滑臺機構上的所述測試樣品對所述摩擦頭加載；

第一外磁耦合件，位于所述真空低溫腔體外部，以及

第一電機，位于所述真空腔體外部，所述第一電機用于驅動所述第一外磁耦合件運動，以致所述第一外磁耦合件帶動所述第一內磁耦合件運動；

驅動機構，包括：

第二內磁耦合件，位于所述真空低溫腔體內部，所述第二內磁耦合件與所述滑臺機構連接，用于帶動所述滑臺機構相對于所述支撐組件運動，以致所述測試樣品與所述摩擦頭相互摩擦；

第二外磁耦合件，位于所述真空低溫腔體外部；以及

第二電機，位于所述真空腔體外部，所述第二電機用于驅動所述第二外磁耦合件運動，以致所述第二外磁耦合件帶動所述第二內磁耦合件運動；以及

激光測距裝置，位于所述真空低溫腔體外部，用于測量所述懸臂梁的自由端的水平變形；

所述摩擦試驗方法包括以下步驟：

所述測試樣品沿豎直方向對所述摩擦頭加載：所述第一電機驅動所述第一外磁耦合件沿豎直方向運動，所述第一外磁耦合件帶動所述第一內磁耦合件沿豎直方向運動，所述第一內磁耦合件帶動所述支撐組件沿豎直方向運動，所述支撐組件帶動所述滑臺機構沿豎直方向運動，以致所述測試樣品沿豎直方向對所述摩擦頭加載；

所述測試樣品與所述摩擦頭沿水平方向相互摩擦：所述第二電機驅動所述第二外磁耦合件沿水平方向做往復運動，所述第二外磁耦合件帶動所述第二內磁耦合件沿水平方向做往復運動，所述第二內磁耦合件帶動所述滑臺機構沿水平方向做往復運動，以致所述測試樣品與所述摩擦頭沿水平方向反復相互摩擦；獲取所述懸臂梁的自由端的水平變形：在所述測試樣品與所述摩擦頭沿水平方向相互摩擦時，所述激光測距裝置實時測量并采集所述懸臂梁的自由端的水平變形。

2.根據權利要求1所述的摩擦試驗方法，其特征在于，在所述測試樣品沿豎直方向對所述摩擦頭加載的步驟之前，所述摩擦試驗方法還包括水平剛度標定，所述水平剛度標定包括以下步驟：

在水平標定樣品托內裝夾水平標定樣品，將所述水平標定樣品托裝夾在所述滑臺機構；

在傳感器樣品托上裝夾壓力傳感器，將所述傳感器樣品托裝夾在所述懸臂梁的自由端；

所述驅動機構驅動所述滑臺機構沿水平方向運動，以致所述滑臺機構帶動所述水平標定樣品沿水平方向運動至多個不同的水平標定位置，以致所述水平標定樣品在所述多個不同的水平標定位置處沿水平方向對所述壓力傳感器加載；

所述水平標定樣品在所述多個不同的水平標定位置處沿水平方向對所述壓力傳感器加載時，所述壓力傳感器在所述多個不同的水平標定位置處測量并輸出來自所述水平標定樣品的水平加載力，所述激光測距裝置測量和采集所述懸臂梁的自由端在所述多個不同的水平標定位置處的水平變形；

根據所述壓力傳感器在所述多個不同的水平標定位置處測量并輸出的水平加載力和所述懸臂梁的自由端在所述多個不同的水平標定位置處的水平變形獲得所述懸臂梁的水平剛度。

3.根據權利要求2所述的摩擦試驗方法，其特征在于，所述摩擦試驗方法還包括：

根據所述懸臂梁的水平剛度和所述測試樣品與所述摩擦頭沿水平方向相互摩擦時的所述懸臂梁的自由端的水平變形獲得所述測試樣品與所述摩擦頭沿水平方向相互摩擦時的摩擦力信息。

4.根據權利要求3所述的摩擦試驗方法，其特征在于，所述摩擦試驗方法還包括：

根據所述摩擦頭沿水平方向相互摩擦時的摩擦力信息和所述激光測距裝置的采樣頻率獲得摩擦系數曲線。