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| 纳米级粗糙峰法向接触特性研究 |
| Normal contact characteristics of nanoscale asperities |
| 投稿时间：2022-08-04 |
| DOI： |
| 中文关键词: 纳米级粗糙峰 单粗糙峰 分子动力学 法向接触特性 |
| 英文关键词: nanoscale asperity single asperity molecular dynamics normal contact characteristic |
| 基金项目:国家自然科学基金面上项目(51975425). |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 涂福泉 | 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室,湖北 武汉,430081 | tfqhb@163.comdoi | | 韦俊伟 | 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室,湖北 武汉,430081 | | | 魏斯佳 | 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室,湖北 武汉,430081 | | | 石理 | 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室,湖北 武汉,430081 | | | 陈超 | 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室,湖北 武汉,430081 | | | 苏子豪 | 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室,湖北 武汉,430081 | |
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| 中文摘要: |
| 为了突破有限元法在微观尺度下界面接触特性分析中的局限性,采用分子动力学方法研究纳米级粗糙峰的法向接触行为。利用大规模原子/分子并行模拟器(LAMMPS)建立3种不同半径的Cu单粗糙峰与金刚石刚性平面法向接触的分子动力学模型,从原子尺度模拟纳米级粗糙峰法向接触动态过程,分析法向接触力、实际接触面积、接触应力等参量的动态变化特性。结果表明:粗糙峰半径一定时,法向接触力、接触应力、实际接触面积与接触变形率正相关；接触变形率一定时,法向接触力、接触应力、实际接触面积均随粗糙峰半径的增大而递增；不同于宏观接触行为,由于原子间相互作用力,纳米级粗糙峰在法向初始接触阶段出现负的法向接触力以及非零的实际接触面积；粗糙峰的接触变形过程伴随着原子位错以及应力集中。 |
| 英文摘要: |
| To break through the limitations of finite element method in the analysis of interfacial contact characteristics at microscopic scale, the normal contact behavior of nanoscale asperities was studied by using molecular dynamics method. Molecular dynamics models of normal contact between copper single asperities with three different radii and diamond rigid plane were established via Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS). The normal contact process of nanoscale asperities was simulated from atomic scale. Dynamic characteristics of normal contact force, actual contact area and contact stress were analyzed. The results show that, when the asperity radius is constant, the normal contact force, contact stress and the actual contact area are positively correlated with the contact deformation rate. When the contact deformation rate is constant, the normal contact force, contact stress and the actual contact area increase with the rising asperity radius. Different from the macroscopic contact behavior, negative normal contact force and non-zero actual contact area appear in the initial normal contact stage of nanoscale asperities due to the interatomic force. The contact deformation of nanoscale asperities comes with atomic dislocation and stress concentration |
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