具有表面张力的弹性层的压痕载荷-深度关系

载荷-深度关系是薄层纳米压痕测试的基本前提，然而表面张力的影响却很少被纳入。本文关注刚性球对粘接弹性层的微/纳米级压痕。首先通过应用Hankel积分变换推导了包含表面张力的表面Green函数，随后用于建立该轴对称接触问题的控制积分方程。基于Gauss-Chebyshev求积公式的数值方法高效地求解了奇异积分方程。给出了若干数值结果，分别研究表面张力和层厚对接触压力、表面变形和体应力的影响。研究发现，当接触尺寸与表面张力和弹性模量之比相当时，表面张力对载荷-深度关系的贡献变得十分显著。借助参数研究，总结了压痕载荷-深度关系以及载荷-接触半径关系的显式通用表达式，为实际应用提供了基础。