本研究以理論解析的方式，計算異種金屬表面摩擦溫度，將摩擦界面溫昇分為閃點溫昇與本體溫昇兩種來進行分析，並依據摩擦溫昇試驗，建立在第一個循環與近似穩態循環的情況下的溫昇模型，進而利用實驗溫昇量測值探討接觸峰端的情況。
在本體溫昇與閃點溫昇方面，推導出平均溫昇近似解，在特定的範圍之內可得到與正解相當吻合的結果；並將二者結合，計算在摩擦界面接觸峰端的溫昇。利用量測溫度值可估計平均接觸峰端的邊長 ，找出 可能的範圍，且與實驗的SEM相吻合

This study calculate the frictional temperature of the dissimilar metal pair by theoretical analysis. Analyze the frictional temperature rise at interface dividing into the flash temperature rise and the bulk temperature rise. According the frictional temperature rise, establish the model of the temperature rise at the first cycle and the quasi-steady state cycle. And then discuss the condition of asperity contact by the measurement of experimental temperature rise.
In the bulk temperature rise and the flash temperature rise, compare with the exact solution, the approximate solution of the average temperature rise that we derived have little error in specific range of Peclet number. Combine the approximate solution of the bulk temperature rise and the flash temperature rise to calculate the temperature rise of asperity contact at rubbing interface. We can evaluate the average contact length of asperity by measured values.

總目錄 i
圖目錄 iv
表目錄 x
符號說明 xi
中文摘要 xiii
英文摘要 xiv
第一章　緒論 1
1-1　研究動機 1
1-2　文獻回顧 2
1-2-1　摩擦界面與峰端溫昇之研究 2
1-2-2　速度效應對摩擦界面溫昇影響之研究 3
1-2-3 負荷效應對摩擦界面溫昇影響之研究 4
1-2-4 摩擦界面峰端接觸之研究 4
1-2-5 界面溫昇量測方法 5
1-3 研究方向 12
1-4 本論文架構 13
第二章　摩擦界面溫昇之解析 14
2-1 平均表面溫昇 14
2-2 模型假設 15
2-2-1　上試片的本體溫昇 16
2-2-2　下試片第一循環的本體溫昇 17
2-2-3 下試片近似穩態循環的本體溫昇 20
2-2-4 熱分流 20
2-2-5 峰端的閃點溫昇 21
2-3　溫昇公式 24
2-3-1　第一個循環 24
2-3-2　近似穩態循環 25
2-4 真接觸面積與平均接觸峰端邊長之計算 26
2-4-1 第一個循環 27
2-4-2 近似穩態循環 28
第三章　結果與討論 38
3-1　前言 38
3-2　第一個循環(First Cycle)的平均溫昇 46
3-2-1 平均接觸峰端邊長 對溫昇的影響 46
3-2-2 α對溫昇的影響 47
3-2-3 利用量測溫昇反求平均接觸峰端邊長 、接觸峰端個數n與真接觸面積Ar 48
3-3　近似穩態循環(Quasi-Steady Cycle)的溫昇 72
3-3-1　平均接觸峰端邊長 對溫昇的影響 72
3-3-2　α對溫昇的影響 72
3-3-3 利用量測溫昇反求平均接觸峰端邊長 、接觸峰端個數n與真接觸面積Ar 72
第四章　結論 88
參考文獻 90


















圖 目 錄
圖1.1　熱電偶接點(Junction)示意圖 6
圖1.2　席貝克實驗示意圖 7
圖1.3　帕爾提效應示意圖 8
圖1.4　動態熱電偶量測兩異種金屬之界面溫度 10
圖2.1 為了計算平均界面溫度，而以個別峰端的溫度作面積加權平均之模型示意圖 30
圖2.2 摩擦界面之閃點溫度與本體溫度關係示意圖 31
圖2.3 圓柱對平板之摩擦示意圖 31
圖2.4　熱源在半無限平面上移動示意圖 31
圖2.5　正解Eq (2.2.4)與高速解Eq(2.2.5)在不同的L下的無因次化溫昇比較 34
圖2.6 正解Eq (2.2.4)與低速解Eq(2.2.6)在不同的L下的無因次化溫昇比較 35
圖2.7 正解Eq (2.2.4)與近似解Eq(2.2.7)在不同的L下之誤差百分比 36
圖2.8 兩峰端接觸示意圖 37
圖3.1 往復式摩擦帶電試驗界面溫昇與速度的關係圖 40
圖3.2 往復式摩擦帶電試驗界面溫昇與負荷的關係圖 41
圖3.3　第一個循環溫昇與速度之關係圖(30N) 42
圖3.4　近似穩態循環溫昇與速度之關係圖(30N) 43
圖3.5 第一個循環溫昇與負荷之關係圖(120cpm) 44
圖3.6 近似穩態循環溫昇與負荷之關係圖(120cpm) 45
圖3.7 Cu/Fe first cycle 30N下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 50
圖3.8　Al/Fe first cycle 30N下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 51
圖3.9　Pb/Fe first cycle 30N下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 52
圖3.10 Ag/Fe first cycle 30N下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 53
圖3.11 Zn/Fe first cycle 30N下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 54
圖3.12 Cu/Fe first cycle 120cpm(Vmax=0.044m/s)下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 55
圖3.13 Al/Fe first cycle 120cpm(Vmax=0.044m/s)下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 56
圖3.14 Pb/Fe first cycle 120cpm(Vmax=0.044m/s)下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 57
圖3.15 Ag/Fe first cycle 120cpm(Vmax=0.044m/s)下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 58
圖3.16 Zn/Fe first cycle 120cpm(Vmax=0.044m/s)下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 59
圖3.17 Cu/Fe first cycle 30N下，α與溫昇的關係( =50μm) 60
圖3.18 Cu/Fe first cycle 0.2m/s下，α與溫昇的關係( =50μm) 61
圖3.19 五種相異金屬與鐵配對在first cycle以相同速度0.2m/s、相同負荷30N下滑動，α與溫昇的關係 62
圖3.20 在30N first cycle情況下，由摩擦試驗量測溫度來計算平均接觸邊長與真接觸面積比 63
圖3.21 在first cycle 120cpm(Vmax=0.044m/s)下，由摩擦試驗量測溫度計算平均接觸邊長與真接觸面積比 64
圖3.22 在Cu/Fe first cycle 120cpm(Vmax=0.044m/s) 30N下，以溫昇的估計值與量測值之比較，圖中橫線為量測溫度，而兩側的數值為其可能之平均接觸峰端邊長範圍 65

圖3.23 在Al/Fe first cycle 120cpm(Vmax=0.044m/s) 30N下，以溫昇的估計值與量測值之比較，圖中橫線為量測溫度，而兩側的數值為其可能之平均接觸峰端邊長範圍 66
圖3.24 在Pb/Fe first cycle 120cpm(Vmax=0.044m/s) 30N下，以溫昇的估計值與量測值之比較，圖中橫線為量測溫度，而兩側的數值為其可能之平均接觸峰端邊長範圍 67
圖3.25 在Ag/Fe first cycle 120cpm(Vmax=0.044m/s) 30N下，以溫昇的估計值與量測值之比較，圖中橫線為量測溫度，而兩側的數值為其可能之平均接觸峰端邊長範圍 68
圖3.26 在Zn/Fe first cycle 120cpm(Vmax=0.044m/s) 30N下，以溫昇的估計值與量測值之比較，圖中橫線為量測溫度，而兩側的數值為其可能之平均接觸峰端邊長範圍 69
圖3.27 在first cycle 30N情況下，由摩擦帶電試驗量測溫度來計算平均接觸邊長(α＝12) 70
圖3.28 在first cycle 30N情況下，由摩擦帶電試驗量測溫度來計算接觸峰端個數(α＝12) 71
圖3.29 Cu/Fe quasi-steady cycle 30N下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 74
圖3.30 Al/Fe quasi-steady cycle 30N下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 75
圖3.31 Pb/Fe quasi-steady cycle 30N下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 76
圖3.32 Ag/Fe quasi-steady cycle 30N下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 77
圖3.33 Zn/Fe quasi-steady cycle 30N下，平均接觸峰端邊長 與溫昇的關係(α＝12) 78
圖3.34 五種相異金屬與鐵配對在quasi-steady cycle以相同速度0.2m/s、相同負荷30N下滑動，α與溫昇的關係 79
圖3.35 在quasi-steady cycle 30N情況下，由摩擦試驗量測溫度來計算平均接觸邊長與真接觸面積比 80
圖3.36 在quasi-steady cycle 120cpm(Vmax=0.044m/s)下，由摩擦試驗量測溫度計算平均接觸邊長與真接觸面積比 81
圖3.37 在Cu/Fe quasi-steady cycle 120cpm (Vmax=0.044m/s) 30N下，以溫昇的估計值與量測值之比較，圖中橫線為量測溫度，而兩側的數值為其可能之平均接觸峰端邊長範圍 82
圖3.38 在Al/Fe quasi-steady cycle 120cpm (Vmax=0.044m/s) 30N下，以溫昇的估計值與量測值之比較，圖中橫線為量測溫度，而兩側的數值為其可能之平均接觸峰端邊長範圍 83
圖3.39 在Pb/Fe quasi-steady cycle 120cpm (Vmax=0.044m/s) 30N下，以溫昇的估計值與量測值之比較，圖中橫線為量測溫度，而兩側的數值為其可能之平均接觸峰端邊長範圍 84
圖3.40 在Ag/Fe quasi-steady cycle 120cpm (Vmax=0.044m/s) 30N下，以溫昇的估計值與量測值之比較，圖中橫線為量測溫度，而兩側的數值為其可能之平均接觸峰端邊長範圍 85
圖3.41 在Zn/Fe quasi-steady cycle 120cpm (Vmax=0.044m/s) 30N下，以溫昇的估計值與量測值之比較，圖中橫線為量測溫度，而兩側的數值為其可能之平均接觸峰端邊長範圍 86
圖3.42 在Al/Fe first cycle and quasi-steady cycle 360cpm 30N下，實驗SEM圖 87





表 目 錄
表3-1　 試片金屬材料性質表 39

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