粗糙表面的弹性接触大小波长粗糙峰的影响[外文翻译].rar

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粗糙表面的弹性接触大小波长粗糙峰的影响[外文翻译],附件c:译文粗糙表面的弹性接触:大小波长粗糙峰的影响摘要应用有限元计算,研究了无摩擦、无粘附弹性接触间的面积和压力分布,及其随载荷与表面几何的变化。将在所有尺度上具有自仿射特性的表面,与在较小和较大长度尺度上做了截断的表面、以及非自仿射的实验表面进行了比较。在所有情况下的真实接触面积都与载荷成正比,与弹性模量和表面平均...
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粗糙表面的弹性接触:大小波长粗糙峰的影响

摘要
应用有限元计算,研究了无摩擦、无粘附弹性接触间的面积和压力分布,及其随载荷与表面几何的变化。将在所有尺度上具有自仿射特性的表面,与在较小和较大长度尺度上做了截断的表面、以及非自仿射的实验表面进行了比较。在所有情况下的真实接触面积都与载荷成正比,与弹性模量和表面平均坡度成反比。比例常数K近于常数,其取值位于解析预测值之间。大波长截断导致了k小幅度的增加、大尺度下接触的均匀分布,并限制最大连通区域的大小。小波长截断导致了压力的局部重分布,减小了较低、较高局部压力的可能性。

关键词:接触力学;粗糙表面;自仿射分形;弹性

1 引言
表面间分子接触面积 在决定它们之间摩擦和粘附上扮演着核心角色。由于表面粗糙峰,A通常远小于名义投影表面积 。比率 / 随粗糙度和弹性模量增加而减小,并随将表面压在一起的法向载荷 的增加而增加。甚至在简单弹性和塑性接触模型中 随 直线上升的现象,被普遍的引用作为Amontons定律摩擦与负载成正比的解释。
计算面积A是在计算上具有挑战性,因为自然表面和加工表面的表面粗糙度在长度尺度上范围非常广。其复杂的几何形状更是难以量化。典型报道的数量,如以均方根(RMS)表示的粗糙度、坡度和曲率,依赖于超过他们所衡量的长度规模,而且往往以或大或小的规模发散状出现。一个可以解决这一问题的计算表现为具体测量表面形貌,但这样的结果是很难归纳。一个替代方案是用简单的模型对表面粗糙度进行不同刻度的 刻画,称为自仿射碎片。这种表面的RMS改变高度 以上的横向距离 ,因为 里 被称为Hurst指数。此案 对应著名的例子,一个随机游动。变H使得一要考虑各种各样的表面形貌,企图提取通用成果,可以被实验表面检验。
解析研究粗糙表面弹性接触采取了两种不同形式。一是考虑到表面粗糙度统计分布的严格一致,忽略了他们之间的相互作用,通过衬底,总结它们的独立接触面积。第二种采用了对表面进行比例缩放,包括逐步将规模较小的特点进行联系。有趣的是,这两种办法预测 (1)其中是 是有效的接触模量,