[发明专利]一种基于分子动力学模拟的Stribeck曲线计算方法

权利要求书

1.一种基于分子动力学模拟的Stribeck曲线计算方法，包括以下步骤：

⑴在分子动力学模拟软件中创建包括固定件、润滑剂以及运动件的摩擦系统微观结构的几何模型；

⑵利用数值计算方法完成几何模型的能量最小化；

⑶设定模拟系统的计算参数；

⑷对运动件和润滑剂分别施加法向载荷P₁和法向载荷P₂，然后在分子动力学模拟软件中给定计算步数，完成加载过程的模拟；

⑸给定运动件沿运动方向的运动速度V，在分子动力学模拟软件中完成摩擦过程的模拟，并计算运动件的摩擦力F_y；

⑹计算Stribeck曲线中涉及的物理量；

⑺绘制Stribeck曲线图。

2.如权利要求1所述的一种基于分子动力学模拟的Stribeck曲线计算方法，其特征在于：所述步骤⑴中固定件为填充有待被摩擦材料原子的长方体盒子Ⅰ，并从长方体盒子Ⅰ底面起自下而上依次定义两个L型区域，即固定层与恒温层，其余区域定义为牛顿层。

3.如权利要求1所述的一种基于分子动力学模拟的Stribeck曲线计算方法，其特征在于：所述步骤⑴中润滑剂为构成润滑剂的基础分子通过给定润滑剂密度ρ和基础分子数量比例构建出填充润滑油分子的长方体盒子Ⅱ，该长方体盒子Ⅱ与所述固定件的长方体盒子Ⅰ的长、宽大小一致，且位于所述固定件的上表面。

4.如权利要求1所述的一种基于分子动力学模拟的Stribeck曲线计算方法，其特征在于：所述步骤⑴中运动件为填充有摩擦材料原子，半径为r的球体，该球体位于所述润滑剂的长方体盒子Ⅱ上方，且二者间距为10 ~ 15 Å。

5.如权利要求1所述的一种基于分子动力学模拟的Stribeck曲线计算方法，其特征在于：所述步骤⑵中数值计算方法为共轭梯度法、最速下降法、牛顿-拉森法中的一种。

6.如权利要求1所述的一种基于分子动力学模拟的Stribeck曲线计算方法，其特征在于：所述步骤⑵中几何模型的能量最小化按下述方法完成：在分子动力学仿真软件中给定几何模型在迭代过程中的最大迭代步数与迭代收敛精度，然后采用数值计算方法得到稳定的摩擦副微观几何模型。

7.如权利要求6所述的一种基于分子动力学模拟的Stribeck曲线计算方法，其特征在于：所述最大迭代步数是指模型受力的最大迭代步数和模型能量的最大迭代步数，且两者最大迭代步数为1000 ~ 5000步。

8.如权利要求6所述的一种基于分子动力学模拟的Stribeck曲线计算方法，其特征在于：所述迭代收敛精度为1×10^-10 ~ 1×10^-15。

9.如权利要求1所述的一种基于分子动力学模拟的Stribeck曲线计算方法，其特征在于：所述步骤⑶中模拟系统的计算参数包括模拟系统的长方体盒子Ⅲ三个正交方向的边界条件、模拟时间步长、系统初始温度T₀、系综和原子之间的势函数。

10.如权利要求1所述的一种基于分子动力学模拟的Stribeck曲线计算方法，其特征在于：所述步骤⑹中涉及的物理量分别为润滑剂温度T、润滑剂粘度η、系统的摩擦系数μ和Stribeck曲线横坐标参量U。