弹塑性半空间中黏着磨损的裂纹成核

黏着磨损过程中的材料剥落由断裂机制驱动，该机制受一个临界长度尺度控制。多粗糙峰磨损建模的先前工作已将该微观过程应用于粗糙弹性接触。然而，实验数据显示粗糙接触界面处纯弹性变形假设不现实，且接触中的粗糙峰必须发生塑性变形以承受大接触应力。因此我们利用新颖的弹塑性接触模拟研究塑性变形对宏观尺度磨损响应的影响。在粗糙接触界面处的裂纹成核过程通过基于经典 $J_2$ 塑性方法与饱和塑性模型的对比研究进行分析。我们表明，$J_2$ 模型中的塑性残余变形加剧了表面拉应力，导致接触更高的裂纹成核可能性。该效应在材料更延性时更强。我们还表明，不论接触本构模型如何，接触间的弹性相互作用可增加单个接触成核裂纹的可能性。这由我们基于修正的 Greenwood–Williamson 模型所发展的统计方法支持，该模型考虑了接触间弹性相互作用与接触结的剪切强度。