Page 13 - 《摩擦学学报》2021年第6期
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798 摩 擦 学 学 报 第 41 卷
振动试验，如图10所示，发现滑雪板底板粗糙度、材料 振动摩擦模型来研究越野滑雪板的摩擦问题. 为了进
特性的非线性、热弹性不稳定性以及由摩擦随滑行速 一步确认是否有提高的效果，他们经过两年的研究，
度增加而减小导致的不稳定性等，都是引起滑雪板振 通过获取实地和实验室得到的数据，利用简化“梁”的
[70]
动的因素. 其研究结果表明，滑雪板的振幅和频率振 方法进行模拟自由滑行中摩擦引起的振动 ，给出
动模式对滑雪板性能的提高有效果，但由于滑雪板的 1个更强的定量预测模型，得到更加接近真实滑行情
实际环境与运动过程中的复杂性，因此不能直接使用 况的结果，为滑雪板减摩设计研究提供了一条研究思路.
F
P 3
A 2 A 1
P 1
P 2
C
B
[69]
Fig. 10 The forced vibration setting of the loaded cross-country skis : P1, P2, P3 are thin film pressure sensors;
A1, A2 accelerometers; F static load and harmonic excitation; C acoustic insulation and B solid base
[69]
图 10 加载的越野滑雪板的强迫振动设置 ： P 1 、P 2 、P 3 为薄膜压力传感器；A 1 、A 2 加速度计；F静负载和谐波激励；
C声绝缘和B固体底座
6 总结和展望 定与运动员技术动作相匹配的比赛策略是运动员取
得好的比赛成绩的基础. 加强对冰雪的微观形态及物
总结冰雪滑动摩擦的已有研究，在物性检测技术
态变化、摩擦机理、摩擦测试方法和减摩运动器材设
发展的历程中，冰雪微观形貌结构不断发展，但其与
计等基础理论的深入研究，必将为我国冬季运动项目
不同固体材料之间的摩擦机理，依然存在争议. 大多
成绩的提升提供强大的理论支撑.
数的研究更倾向于“摩擦融化说”，还有研究发现冰晶
参 考 文 献
的磨损和破碎颗粒填充现象证明无融水膜的状态下
也可以产生润滑的效果，这样的争论还会持续下去. [ 1 ] Juga I, Nurmi P, Hippi M. Statistical modelling of wintertime road
随着检测仪器与检测方法的不断改进，影响摩擦 surface friction[J]. Meteorological Applications, 2013, 20(3):
的因素逐渐显露，如相对速度、载荷、温度、接触面积、 318–329. doi: 10.1002/met.1285.
[ 2 ] Li Yang, Jin Jingfu, Chen Tingkun, et al. Effect of an elastic surface
粗糙度以及颜色等. 目前的研究，在理论方面，更多的
on snow and ice accumulation on vehicles[J]. Cold Regions Science
是采用分子动力学和原子力显微镜观察研究冰晶形
and Technology, 2020, 180: 103154. doi: 10.1016/j.coldregions.
成过程以及准液体层的特性，对冰晶体与固体材料之
2020.103154.
间的接触摩擦模拟研究比较缺乏. 其次，在摩擦检测 [ 3 ] Colbeck S C. A review of the friction of snow skis[J]. Journal of
方面，现有冰雪摩擦的检测方法与数据测量的可靠性 Sports Sciences, 1994, 12(3): 285–295. doi: 10.1080/0264041940
不高，如何通过试验更准确地得到真实的摩擦数据是 8732174.
后续研究的重点. 研制更精准的摩擦系数检测反馈设 [ 4 ] Colbeck S C. Pressure melting and ice skating[J]. American Journal
of Physics, 1995, 63(10): 888–890. doi: 10.1119/1.18028.
计，是获得高性能冬季运动器材装备的基础. 在国内
[ 5 ] Niven C D. A proposed mechanism for ice friction[J]. Canadian
有关冰雪摩擦领域方面的研究文献较少，且获得的专
Journal of Physics, 1959, 37(3): 247–255. doi: 10.1139/p59-029.
利技术也少. 针对上述存在的问题，未来研究重点主 [ 6 ] Sánchez M A, Kling T, Ishiyama T, et al. Experimental and
要针对冰晶体与固体材料之间摩擦的模拟仿真、表面 theoretical evidence for bilayer-by-bilayer surface melting of
微结构的影响研究以及通过控制试验环境在室内进 crystalline ice[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences,
行滑雪板高速试验等方面，为我国冰雪项目比赛成绩 2017, 114(2): 227–232. doi: 10.1073/pnas.1612893114.
[ 7 ] Wang Tianzhu, Wu Zhengxing, Yu Junzhi, et al. Progress and
提高做好理论基础.
perspective of ice and snow sport biomechanics and related
我国冰雪摩擦领域还处在初始发展阶段，缺乏理
robots[J]. Acta Automatica Sinica, 2019, 45(9): 1620–1636
论研究的支撑. 冬奥会的竞争，是综合国力和科技水
(in Chinese) [王天柱, 吴正兴, 喻俊志, 等. 冰雪运动生物力学及其
平的竞争，不仅依靠运动员好的技术，还需要好的运 机器人研究进展[J]. 自动化学报, 2019, 45(9): 1620–1636]. doi: 10.
动装备和比赛策略. 拥有高性能冬季运动器材以及确 16383/j.aas.c180720.
