摩擦滑移的成核：屈服过程还是断裂过程？

剪切载荷下接触体间摩擦滑动的起始由局部滑移斑的准静态生长所成核。达到某一临界尺寸后，这些斑变得不稳定并动态继续生长，最终引起整个界面的滑动。根据驱动其生长的主导过程不同，已有两种不同理论用于计算此类斑的成核长度。若仅为接触微凸体的屈服（大尺度屈服），则基于线性稳定性分析施加应力准则；若断裂主导，则基于断裂力学与经典成核理论施加能量准则。两种方法均含重要潜在假设，分别适于描述其中一种情形，但二者均未捕捉其间所发生的过程。本工作中，我们利用数值模拟研究在不同非均匀性条件下驱动成核的主导潜在过程为何，及其对成核动力学与摩擦滑动起始的启示。我们表明，较大的摩擦非均匀性可实现从屈服驱动成核阶段向断裂驱动阶段的转变。该转变仅在某非均匀性水平之上发生，且可为准静态（稳定）或动态（不稳定），取决于沿界面摩擦强度的关联长度及最强与最弱点间强度差（振幅）。不稳定转变产生局部动态滑移事件，其量级随关联长度增大而增加、随振幅增大而减小。我们的工作揭示了非均匀性与断裂在摩擦滑移成核中的作用，弥合了两种主要成核理论间的鸿沟。