[發明專利]一種高速沖擊滑動摩擦的測試試樣、測試系統及測試方法

在審

• 申請號: 202111101463.3
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113866085A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 任宇;譚成文;陳鵬萬;李政
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02;G01L5/00;G01P3/38;G01P15/03
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 付雷杰

本發明涉及一種高速沖擊滑動摩擦的測試試樣、測試系統及測試方法，屬于材料表面摩擦測試技術領域。所述測試試樣包括包套、加壓螺釘、壓力傳感器、第一固定摩擦副、主動摩擦副、第二固定摩擦副、第一限位卡箍以及第二限位卡箍，其中主動摩擦副與第一固定摩擦副以及第二固定摩擦副之間在特定的法向壓力下能夠產生滑動摩擦。所述測試系統包括撞擊桿發射裝置、撞擊桿、入射桿、桿件支架、本發明所述測試試樣、高速攝像機、透射桿、吸收桿、信號放大及采集裝置以及計算機，基于該測試系統能觸發測試試樣發生滑動并拍攝其滑動過程，同時能采集施加在測試試樣上的法向壓力，之后通過分析和計算可以獲得摩擦力、摩擦系數和平均相對滑動速度等物理量。

技術領域

本發明涉及一種高速沖擊滑動摩擦的測試試樣、測試系統及測試方法，屬于材料表面摩擦測試技術領域。

背景技術

具有較高相對運動速度的兩物體發生碰撞或其它形式的相互作用時，除可能發生高應變速率變形和斷裂外，還將在二者接觸表面發生高速沖擊摩擦，導致其表面狀態和性質產生顯著變化，如沖擊式破碎機的破碎腔內襯護板、電磁軌道炮的導軌、穿破甲武器的攻堅戰斗部等構件的表面都會在服役過程中經歷不同程度的高速沖擊摩擦磨損。準確測量高速沖擊摩擦過程中摩擦副之間的摩擦系數，并獲得其隨滑動速度、摩擦次數、法向壓力等參量的變化規律，對于相關構件的材料選擇與優化、結構設計、表面改性等都具有重要意義。

然而，相較于普通摩擦磨損，高速沖擊摩擦磨損由于單次摩擦作用時間短(微秒至毫秒量級)，摩擦副表面相對滑動速度高，且摩擦歷程多為非勻速運動過程，故難以通過常規摩擦磨損測試方法及設備對高速摩擦過程進行模擬、測試和表征。例如，常用的球盤、銷盤、盤盤等摩擦磨損測試方法，由于存在盤狀摩擦副高速旋轉時將產生巨大慣性力導致測試穩定性和精度受到嚴重影響等問題，其商業化設備的最高轉速大致為5000rpm，摩擦軌跡直徑為30mm時，線速度僅為7.9m/s。雖然經過改進(如專利CN201610077925.5和CN201610077943.3所述)，該類摩擦測試方法的線速度可達到15m/s及以上，但是其仍無法滿足具有瞬時及非勻速運動等特點的高速沖擊摩擦特性測試的要求。因此，開發一種操作方便、能夠測量高速沖擊摩擦過程中的主要物理參量的實驗裝置，為評價和研究材料的瞬時高速沖擊摩擦特性提供有效的測試方法，具有十分重要的學術和工程應用價值。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種高速沖擊滑動摩擦的測試試樣、測試系統及測試方法，能夠實現相對滑動速度達到10m/s以上時材料經歷瞬時非勻速高速沖擊摩擦時表面的摩擦力、摩擦系數和平均相對滑動速度等物理量的測試，測試裝置結構簡單，操作簡便，測試精度高，對評價和研究材料的瞬時高速沖擊摩擦特性具有十分重要的學術和工程應用價值。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種高速沖擊滑動摩擦的測試試樣，所述測試試樣包括包套、加壓螺釘、壓力傳感器、第一固定摩擦副、主動摩擦副、第二固定摩擦副、第一限位卡箍以及第二限位卡箍；

包套為中空的長方體結構，左右兩個相對的側面為開放結構；

第一固定摩擦副、主動摩擦副以及第二固定摩擦副均為長矩形塊；第一固定摩擦副和第二固定摩擦副的材質相同，主動摩擦副與第一固定摩擦副以及第二固定摩擦副的材質相同或者不相同；

第一限位卡箍和第二限位卡箍均為C形框架結構；