粗糙界面驱动的多尺度动力学

柔软润滑接触表现出由多尺度表面粗糙度和非线性流体-固体相互作用共同决定的复杂界面行为。准确捕捉这种相互作用跨越薄膜流动的耦合效应具有挑战性，因为接触力学与水动力流之间的协同作用跨越多个时空尺度。本文发展了一个严谨的计算框架来模拟柔软润滑界面上的摩擦行为;其模块化设计和使用最优求解器为润滑 regime 从直接固体接触到完全流体分离提供了真实配置的解决方案。表面粗糙度通过 Persson 的统计理论以及确定性共轭梯度与快速傅里叶变换 (CG-FFT) 方法描述;我们发展了 Reduced Stiffness Method (RSM) 来严格建模压力诱导的表面响应，从而解决了经典半空间模型的局限性。该集成框架捕捉了摩擦行为的完整演化，经实验验证于粗糙弹性体-玻璃界面，揭示了表面粗糙度和材料刚性如何共同驱动从固体接触到流体介导滑动的转变。该方法为分析由流体-固体相互作用塑造的多种柔性界面系统提供了稳健且通用的仿真工具，潜在应用包括但不限于生物力学、柔性机器人和微流体系统。