中文摘要：

自达芬奇、Amontons、Coulomb等人提出摩擦概念和给出摩擦系数的定义以来，人们一直探求解释摩擦的起因、了解摩擦的机理。迄今为止摩擦系数还必须是通过实验测量获得，由于实验条件差异、实验方法不同，其结果波动很大，规律复杂，使用十分不便。为此，人们一直致力于通过理论计算求得摩擦系数，以期对工程中的摩擦学设计起到有力的指导作用。本项目从能量的角度出发，首先建立了无磨损界面摩擦的复合振子模型和耦合振子模型，研究摩擦过程的能量耗散机制 ，并利用该模型计算出摩擦过程能量的耗散量，从而计算出摩擦系数。然后，根据能量守恒原理，摩擦处于稳态时外表面散热量等于摩擦界面能量的耗散量，通过传热学原理，建立热传导方程和确定散热边界条件，求解得到稳态时摩擦副的温度场及摩擦系数。最后，利用原子力显微镜验证原子级光滑硅片、云母、HOPG等试样在空气和高纯氮气氛围中不同工况对摩擦力的影响规律。通过理论研究和实验结果的对比，建立了摩擦系数与物质结构、材料性能、表面特性、温度等参数之间的联系，加强了对摩擦过程能量耗散机理的理解。