摘要：负泊松比（negative Poisson’s ratio, NPR）超构材料因其优异的性能而被广泛应用于各工程领域。本文针对负泊松比超构材料的摩擦学性能，以丙烯腈–丁二烯–苯乙烯（ABS）材料为载体，基于典型内凹六边形负泊松比结构，利用熔融沉积成型3D打印技术制备了负泊松比试样和实体试样，结合环–块摩擦磨损试验、扫描电子显微镜、白光共焦3维形貌仪及有限元静力学应力应变分析等测试手段，对比研究了不同载荷（10、30、50 N）工况下NPR试样与实体试样摩擦学性能的差异性。结果表明：1）不同载荷下，NPR试样的应力与变形大于实体试样，且随着载荷增加，NPR试样内部单元的关节处出现应力，负泊松比效应更加明显；2）相同载荷下，NPR试样的摩擦系数较小，磨损量较大，且摩擦接触界面出现犁沟，基体产生磨粒磨损，随着载荷的增加，部分磨屑黏着在NPR试样摩擦表面，磨损机理转变为黏着磨损；3）在较大载荷（本文滚动试验条件为50 N）下，NPR试样负泊松比效应增强，发挥出更好的减振抗冲击性能和能量吸收与传递作用，相比于低载荷（30 N）工况摩擦系数减小，磨损量降低，有利于提高试样的摩擦学性能。研究成果丰富和完善了负泊松比摩擦学材料的研究体系，在材料科学研究前沿进行探索性尝试，为负泊松比材料在摩擦学工程领域应用提供基础数据和技术支撑。
文章目录
1 试验
1.1 试样设计
1.2 仿真模型与参数设置
1.3 试样制备
1.4 试验方案
2 结果与讨论
2.1 试样的应力与变形特性
2.1.1 试样受压时的应力特性
2.1.2 试样受压时的变形矢量
2.1.3 试样受压时的变形特性
2.2 NPR试样/GCr15和实体试样/GCr15圆环的摩擦系数
2.3 NPR试样和实体试样的磨损量
2.4 NPR试样和实体试样的磨损形貌与磨损机理
2.4.1 各试样摩擦表面3维形貌分析
2.4.2 各试样摩擦表面微观形貌分析
3 结论