(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210652122.3 (22)申请日 2022.06.09 (71)申请人 上海大学 地址 200444 上海市宝山区上 大路99号 (72)发明人 俞鸣明　张容　谢旺　方琳　 任慕苏　 (74)专利代理 机构 上海统摄知识产权代理事务 所(普通合伙) 31303 专利代理师 杜亚 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G16C 60/00(2019.01) G06F 113/26(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种自润滑织物复合材料的高温体积磨损 率的预测方法及应用 (57)摘要 本发明涉及一种自润滑织物复合材料的高 温体积磨损率的预测方法及应用， 方法： 依据高 温摩擦磨损工况下经、 纬向增强纤维在摩擦温度 下的弹性模量预测自润滑织物复合材料的高温 体积磨损率； 应用： 设计经向增强纤维和纬向增 强纤维的多个组合后， 采用如上所述的预测方法 预测各组合在高温摩擦磨损工况下对应的自润 滑织物复合材料的高温体积磨损率， 选择高温体 积磨损率达到要求的组合对应的经向增强纤维 和纬向增强纤维， 并将其制成织物后与基体树脂 复合， 得到自润滑织物复合材料。 本发明的方法 简单， 准确率高， 可 以预测不同组成的自润滑织 物复合材料在高温球 ‑盘摩擦工况下的磨损率； 本发明的方法可应用于新型自润滑织物复合材 料的结构设计与研制工作中。 权利要求书1页 说明书9页 附图1页 CN 114818384 A 2022.07.29 CN 114818384 A 1.自润滑织物复合材料的高温体积磨损率的预测方法， 其特征是： 依据高温摩擦磨损 工况下经、 纬向增强纤维在摩擦温度下的弹性模量预测自润滑织物复合材料的高温体积磨 损率， 其中， 高温摩擦磨损工况 是指在120～16 5℃的摩擦温度下的球 ‑盘摩擦磨损工况。 2.根据权利要求1所述的自润滑织物复合材料的高温体积磨损率的预测方法， 其特征 在于， 自润滑织物复合材 料的高温体积磨损率ω的计算公式如下： 其中， ω的单位 为mm5/(N3·mm)； K2为修正系数， 取值 为0.8～1.2； T为摩擦温度； T0为高温时增强纤维的弹性模量变化 参量， 取值为100℃； F为摩擦载荷， 取值 为30N； R为摩擦转数， 取值 为25000次； Ej为经向增强纤维在常温下的弹性模量， 单位 为MPa； Ew为纬向增强纤维在常温下的弹性模量， 单位 为MPa； Ejt为经向增强纤维在 摩擦温度T下的弹性模量， 单位 为MPa； Ewt为纬向增强纤维在 摩擦温度T下的弹性模量， 单位 为MPa。 3.根据权利要求2所述的自润滑织物复合材料的高温体积磨损率的预测方法， 其特征 在于， 当经、 纬向增强纤维均为在常温下的弹性模量不超过105MPa的纤维时， 则K的取值范 围为0.8～1.0； 反 之， 则K的取值范围为1.0～1.2。 4.根据权利要求2所述的自润滑织物复合材料的高温体积磨损率的预测方法， 其特征 在于， Ej、 Ew、 Ejt和Ewt是通过纤维动态热机 械性能测试 得到的。 5.根据权利要求2所述的自润滑织物复合材料的高温体积磨损率的预测方法， 其特征 在于， 自润滑织物复合材料 由织物和基体树脂复合而成， 织物中的纬向增强纤维为由两种 纤维加捻形成的混合纤维， 其中一种纤维为PTFE， 基 体树脂为 酚醛树脂 。 6.根据权利要求5所述的自润滑织物复合材料的高温体积磨损率的预测方法， 其特征 在于， 纬向增强纤维中另一种纤维为PMIA、 PI、 PE EK、 芳Ⅲ或PPS， 经向增强纤维为PMIA或PI。 7.自润滑织物复合材料的设计方法， 其特征在于， 设计经向增强纤维和纬向增强纤维 的多个组合后， 采用如权利要求 1～6任一项所述的预测方法预测各组合在高温摩擦磨损工 况下对应的自润滑织物复合材料的高温体积磨损率， 选择高温体积磨损率达到要求的组合 对应的经向增强纤维和纬向增强纤维， 并将其制成织物后与基体树脂复合， 得到 自润滑织 物复合材料， 其中， 高温摩 擦磨损工况是指在120～165℃的摩 擦温度下的球 ‑盘摩擦磨损工 况。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114818384 A 2一种自润滑织物复合材料的高 温体积磨损 率的预测方 法及 应用 技术领域 [0001]本发明属于高温磨损领域， 具体涉及一种自润滑织物复合材料的高温体积磨损率 的预测方法及应用。 背景技术 [0002]在不同的摩擦磨损工况(销 ‑盘摩擦、 环 ‑块摩擦和往复摩擦等)条件下， 当前研究 者主要是通过测量磨损率 来表征摩擦材 料的磨损情况。 [0003]现有材料磨损率计算公式大多是基于单相均质材料， 如文献1(The  effect of  surface roughness  on normal restitution  coefficient,adhesion  force and  friction  coefficient  of the particle ‑wall collision[J].Powder  Technology, 2020,362:17 ‑25.)提供的拉宾诺维奇磨损模型， 文献2(Aphysically ‑based abrasive   wear model for composite  materials[J].Wear,2002,252(4)：  322‑331.)提供的模型， 但上述传统工程材 料的磨损率计算公式仅限于均匀的单相材 料。 [0004]自润滑织物复合材料有经纬向增强纤维、 PTFE纤维和基体树脂组成， 且材料呈现 各向异性， 随着材料组成和结构的不同， 材料性能也随之发生显著的变化， 其中自润滑织物 结构作为复合材料 的主体增强相 。 现有的预测方法对强化相的抗磨损 机制未定义， 因此传 统材料的磨损率计算公式并不 适用于自润滑织物复合材 料的磨损率预测。 [0005]针对这一点， 文献3(网络陶瓷增强铝 基复合材料的摩擦磨损性能及磨损模型[J]. 南昌航空大学学报(自然科学版),2008,(03):31 ‑36.)和文献4(颗粒增强铝基复合材料干 滑动摩擦磨损特性研究[D].西安： 西安交通大学， 2001.)也有针对复合材料磨损率计算进 行研究， 但却是通过改变磨损工况(如P、 V、 T)， 基于大量的摩 擦磨损实验 数据统计的基础上 建立的， 耗时耗力， 浪费原材 料。 [0006]文献5(向心关节轴承摩擦磨损性能仿真及试验 分析[D].上海交通大学,20 15.)基 于织物结构对自润滑材料力学性能的影响机理研究了 自润滑织物复合材料常温磨损率计 算公式， 但是该计算公式并未考虑高温环境影响。 而润滑织物复合材料在服役过程中会经 受常温到高温环境， 有机纤维性能会随着温度发生改变， 对应的自润滑织物复合材料力学 性能也会随之变化， 磨损 机理更为复杂， 常温磨损率预测公式不能满足自润滑织物复合材 料的高温磨损工况。 [0007]因此， 研究一种自润滑织物复合材料的高温体积磨损率的预测方法及应用具有十 分重要的意 义。 发明内容 [0008]为了解决现有技术中存在的问题， 本发明提供一种自润滑织物复合材料的高温体 积磨损率的预测方法及应用。 [0009]为达到上述目的， 本发明的技 术方案如下：说　明　书 1/9 页 3 CN 114818384 A 3