微/纳尺度粘着滑动接触的多尺度分析

采用分子动力学与有限元耦合的多尺度方法,求解二维刚性圆柱表面压头与弹性平面的微/纳尺度粘着滑动接触问题,通过与全分子动力学模拟结果的比较验证了多尺度方法的有效性。对压头半径、滑动速度、下压深度以及是否考虑粘着效应等对滑动接触性能的影响进行了全面研究,通过不同条件下摩擦力及接触力分布的比较,揭示了上述各参数对粘着滑动接触的影响规律。在本文研究范围内,压头滑动过程中,摩擦力存在周期性波动,压头的半径越大,表面摩擦力越大,摩擦力随压头下压深度的增大而增大,低速滑动范围内,滑动速度对摩擦力几乎没有影响,考虑粘着效应时摩擦力大于忽略粘着效应的情况,且出现了粘着滞后现象。