基于速率与状态摩擦的摩擦扭矩数值估计

本文对不同旋转条件下硬粗糙表面上旋转弹性圆盘摩擦扭矩进行了数值估计。采用速率与状态相关摩擦模型，在准静态条件下对一维弹簧-质量旋转系统进行了数值求解。确定摩擦强度扭矩与稳态动态应力扭矩均随半径增大，并在圆盘边缘处最大。仅当连接弹簧刚度较高时，利用解析解估计的摩擦强度对应扭矩与模拟结果吻合良好。在稳态弛豫模拟中，匀速旋转圆盘突然停止，在速度增强状态下，弛豫角速度及相应摩擦扭矩随稳态角速度和连接弹簧刚度增加而减小。相反，在速度减弱状态下，弛豫应力扭矩减小而弛豫速度增大。解释了这一矛盾的原因。