微米级二氧化硅颗粒的滚动、滑动与扭转：实验、数值与理论分析
材料科学
2014-01-14 v1
摘要
利用允许法向和横向位移控制及测量相应力的纳米压痕仪装置，研究了极小个体颗粒与其他颗粒及壁面之间的接触力学。使用半径约为 10m 的硼硅酸盐微球测试了滑动、滚动和扭转力与力矩。对于纯滑动和滚动，接触对象为具有不同粗糙度的平坦硅基底；对于复合滚动和扭转，接触对象为硅基离子束刻蚀导轨系统。对实验结果进行了讨论，并与各种解析预测和接触模型进行了比较，允许对表面粗糙度、塑性和粘附的影响给出两种并发的解释。这使我们能够确定滚动和扭转摩擦系数及其相关的长度尺度。有趣的是，尽管法向接触表现为弹性（Hertzian），所有其他运动模式均显示出由表面粗糙度及随之产生的塑性变形带来的影响。粘附的影响在不同模型框架下进行了解释，且在不同自由度上差异很大，其中滚动的影响最大。
引用
@article{arxiv.1401.2600,
title = {Rolling, sliding & torsion of micron-sized silica particles - Experimental, numerical and theoretical analysis},
author = {Regina Fuchs and Thomas Weinhart and Jan Meyer and Thorsten Staedler and Xin Jiang and Stefan Luding},
journal= {arXiv preprint arXiv:1401.2600},
year = {2014}
}