表面褶皱的分形表征重构与摩擦学性能研究

发布时间：2017-11-19 22:05

  本文关键词：表面褶皱的分形表征重构与摩擦学性能研究

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【摘要】：在摩擦学领域，表面织构是指在摩擦副表面制作微观结构，以提高表面承载能力和改善表面摩擦学特性的一种有效方法。表面褶皱是近年来备受关注的一种表面织构形式，本文基于分形方法对表面褶皱进行表征重构分析，并对其摩擦学性能进行研究。 通过直接复制银杏叶表面微观褶皱结构的方法制备PDMS仿生表面褶皱试样，通过在PDMS表面热沉积DLC薄膜的方法制备DLC/PDMS人工表面褶皱试样，得到具有不同形貌特征的表面褶皱图像，，并利用基于分块迭代函数系统（PIFS）的分形图像处理方法对表面褶皱不同形貌进行表征分析，结果表明旋转变换参数频率分布规律反映出表面褶皱纹理方向性，对比度调节参数与分形维数反映出表面褶皱纹理紧凑密实程度。 基于PIFS方法利用MATLAB语言编程实现表面褶皱图像的分形重构，通过改变分形表征参数调整表面褶皱重构图像，为对不同表面褶皱图像进行参数化操作，设计表面褶皱分形表征重构分析软件，通过软件计算得到表面褶皱重构图像三维点云坐标，根据点云坐标建立仿生表面褶皱形貌三维数字化模型。结果表明基于PIFS方法获得的表面褶皱重构图像补全原始图像部分细节特征，据此建立的三维数字化模型更接近于真实表面褶皱形貌。 利用Workbench软件分析不同结构参数PDMS仿生表面褶皱与钢球在不同载荷等条件下的接触状态，结果表明表面褶皱能够有效降低PDMS与钢球间接触面积，且在小载荷作用下接触面积随表面褶皱高度增加而减小；利用CETR UMT多功能测试系统研究不同载荷、滑动速度等条件下PDMS表面褶皱干摩擦性能，结果表明表面褶皱有效降低PDMS与钢球间摩擦系数，分析试验结果与仿真结果发现，在低转速时，PDMS与钢球间摩擦系数与二者接触面积近似成正比关系；利用GonioStar-150型接触角测量仪研究表面褶皱对PDMS表面润湿性能的影响，结果表明仿生表面褶皱使PDMS表面具有更强的疏水性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH117.1

【参考文献】

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本文编号：1205041