大表面粗糙度下粘弹性接触中的深度依赖性迟滞
软凝聚态物质
2018-03-26 v1
摘要
在涉及聚合物和凝胶等柔性材料的接触实验中，接触力-压痕深度测量显示出一个大小取决于最大压痕深度的迟滞回线。这种深度依赖性迟滞（DDH）无法用经典接触力学理论解释，曾被认为是由于材料粘弹性、塑性、表面聚合物互穿、水分等效应引起的。据观察，DDH 能量损失随粗糙度先增加后减小。作者之一曾提出基于粘附和粗糙度相关小尺度不稳定性发生的力学模型来解释 DDH。然而，该模型仅适用于无限小表面粗糙度的情况，因此无法捕捉大粗糙度情况下能量损失随表面粗糙度的减小。我们提出了一种新的力学模型，基于粘弹性接触的 Maugis-Dugdale 理论和 Nayak 粗糙表面理论，适用于大表面粗糙度情况。该模型捕捉了能量损失随粗糙度增加而减小的趋势。它还捕捉了实验观察到的能量损失对最大压痕深度以及材料和表面性质的依赖性。
引用
@article{arxiv.1803.08581,
title = {Depth-dependent hysteresis in adhesive elastic contacts at large surface roughness},
author = {Weilin Deng and Haneesh Kesari},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.08581},
year = {2018}
}