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申请/专利权人：浙江大学

摘要：本发明公开一种高速滑动轴承减磨设计方法，属于分子动力学摩擦模拟领域。所述方法包括：利用Lammps自带建模工具建立轴承合金微观模型；选择合适势函数对模型进行退火弛豫处理；设定随机速度等仿真初始条件；在合适势函数下利用Lammps模拟轴承合金摩擦磨损过程；通过VMD进行后处理并计算摩擦系数等参数，针对摩擦过程中的影响因素提出减磨设计思路。本发明能高效、低成本的分析轴承合金摩擦磨损机理，并为轴承的优化设计提供理论指导。

主权项：1.一种高速滑动轴承减磨设计方法，用于对滑动轴承中两个存在摩擦界面的轴承合金部件进行优化设计，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在LAMMPS中针对一个轴承合金部件建立模拟盒子，根据模拟轴承合金的类型确定合金的晶胞参数，并利用LAMMPS中的lattice_custom命令在模拟盒子内创建基元晶胞；步骤2、使用LAMMPS中的region命令扩展基元晶胞并生成轴承摩擦接触微凸起区域，模型中从靠近摩擦面一侧到远离摩擦面一侧依次分为移动层、恒温层和固定层三个层体区域，所述微凸起区域位于移动层中；步骤3、使用LAMMPS中的create_atoms命令将轴承合金部件所用合金的基体合金原子填入基元晶胞对应位置；步骤4、根据轴承合金部件所用合金中各种掺杂元素的含量，使用LAMMPS中的set_typefraction命令对步骤3中已完成填充的基体合金原子进行原子替换，实现轴承合金掺杂，使最终模拟掺杂后的合金组分与轴承合金部件所用合金的实际组分一致；步骤5、基于预先确定的初始条件，选择第一势函数对轴承合金模型进行能量最小化计算和退火弛豫处理，得到轴承合金晶体构型；步骤6、针对另一个轴承合金部件重复步骤1～5进行模型构建，两个轴承合金部件之间构成摩擦界面且需满足摩擦界面两侧的微凸起区域错峰相对，从而在LAMMPS中得到轴承合金摩擦磨损模型；步骤7、在LAMMPS中，针对两个轴承合金部件在x与y方向上设置模拟往复摩擦时的周期性边界，根据两个轴承合金部件的配合间距在z方向上设置非周期性边界条件并固定z方向，保证模型在z方向不发生移动；步骤8、在LAMMPS中，赋予其中一个轴承合金部件的原子沿x方向的恒定移动初速度，并选择第二势函数，使两个轴承合金部件在预先设置的周期性边界范围内相对摩擦滑动，由此模拟两轴承合金摩擦过程，模拟完成后获得分子动力学结果文件；步骤9、将所述结果文件导入可视化软件，显示两个轴承合金部件之间的摩擦磨损微观结果；步骤10、根据所述结果文件，统计所述轴承合金部件在摩擦过程中的摩擦相关参数，所述摩擦相关参数包括所受平均摩擦力FS、平均正压力FN以及摩擦系数f；步骤11、不断调整轴承合金摩擦磨损模型中的可设计参数，并针对每一组可设计参数重复执行S7～S11，获得不同可设计参数下的摩擦磨损微观结果以及摩擦相关参数，用于作为高速滑动轴承减磨设计过程中的参数设计依据；所述能量最小化计算与退火弛豫处理过程中选择的第一势函数为EAM势，所述EAM势在原子对势的基础上添加了电子云密度相关项来准确描述金属体系原子间的相互作用力；EAM势函数公式为： 其中，E代表原子间势能之和，N表示模型原子总数，表示原子间相互作用的对势，rij表示原子间距，Fi·表示将原子i嵌入到电子密度为单位1位置所需的能量，ρi表示系统中所有原子在原子i位置产生的局域电子密度；所述模拟摩擦过程中选择的第二势函数为LJ势，所述LJ势函数公式为： 其中，ULJ代表原子间势能之和，ε是势阱深度，反应两个原子间相互吸引作用的强弱，σ是作用势等于0时原子间的距离，r表示两原子之间的距离。

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