黏着磨损模型在车辆发动机载荷谱中的应用

20世纪50年代F.P.Bowdon提出了黏着理论，由于复杂性较高，目前其理论仍不成熟和稳定，许多问题尚待探求。在混合润滑或边界润滑条件下，黏着机理磨损仿真的经典模型有Holm黏着磨损模型、Archard黏着磨损模型。

1.Holm黏着磨损模型

Holm黏着磨损模型假设在摩擦副面接触条件下，由于摩擦其中一侧的原子会被另一侧捕捉，这样在黏着磨损过程中形成物质的转移而产生磨损。接触发生在真实接触面积Ar中，滑动距离为L，当原子间的距离为a时，在摩擦面上相互接近的原子数N2为

磨损体积V中所包含的试样原子数N1为

根据这种分析，试样一侧的原子被另一侧捕捉的概率Z为

当载荷为P时，V可写成

式中，P＝Ar·σs，σs为材料屈服强度。

Holm磨损公式的形式与Archard公式基本相同，只是提出得早一些。它能对许多磨损现象进行说明。但是大量试验也证明了，磨损并非像Holm认为的那样只是原子级的移动过程，换句话说，黏着磨损不是所谓的原子捕捉，而是更大规模的原子成片、成块的转移过程。

2.Archard黏着磨损模型

1953年，美国Archard在前人工作的基础上，提出磨损计算模型，其认为对于平滑表面而言，接触会发生在微凸体峰元，因局部集中应力的作用，在接触处发生塑性变形。假设两个微凸体为一对半径相同的半球形，下微凸体材料较软，硬度为H，该对微凸体所受法向载荷为δP，则发生变形后的接触面积为

式中，δA——该对微凸体塑性变形后的接触面积；

a——该接触面积的半径。(www.xing528.com)

若每次滑动产生一个磨损体积为δV的颗粒，则磨损体积为δV＝2πa3/3。而微凸体滑动摩擦持续的行程为δL＝2a，于是可以求得单个颗粒的体积磨损率δvt为

对于整个接触平面来说，体积磨损率vt为

式中，K1——比例常数，其表示一次摩擦产生一个磨损颗粒这一假设和实际情况存在的差异。

为简化起见，取K＝K1/3，因而可得

式中，V——磨损体积，m3；

K——磨损系数；

P——压力，N；

L——滑动距离，m；

H——材料硬度，Pa。

Archard模型也有不足之处：它完全忽略了金属变形的物理特征；在数学推导中使用了一些假设，有些过于武断，不尽合理；而且，这个模型对不同条件下的金属磨损未能提供透彻的说明。但是该模型仍是目前应用较多的计算理论，特别是许多研究人员都是在该模型基础上，依据研究对象情况进行修正而成功解决了一些具体工程实践问题。