幂次型表面的轴对称弹性体之间的吸附接触

摘要

关于微纳米尺度下的接触行为,已有几种模型.考虑到原子力显微镜针尖、纳米压头、生物附着体的表面形状,将建立在近球形表面基础上的完全自洽模型,推广到具有幂次型表面的轴对称弹性体,并化简为关于形状指数n和广义Tabor数μ这2个参数的无量纲形式.采用表面中心间距控制法、Newton-Raphson迭代方法和Riemann-Stieltjes积分,改进了完全自洽的数值方法.对于Lennard-Jones作用势,数值计算了形状指数n为1,1.5, 2和3时,若干不同广义Tabor数的完整载荷-位移曲线.结果表明,对于任意有效的形状指数,在广义Tabor数较大时,完整载荷-位移曲线都具有S形特征,对应于位移控制模式下的突跳和滞后现象.对于任意有效的形状指数,拔出力从扩展Bradley极限过渡到扩展JKR极限,称为扩展MYD转变.