基于粗糙表面的微尺度黏附接触力学行为研究

项目名称： 基于粗糙表面的微尺度黏附接触力学行为研究

项目编号： No.11402247

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 靳凡

作者单位： 中国工程物理研究院总体工程研究所

项目金额： 26万元

中文摘要： 固体表面的粗糙度可以跨越从宏观到微观多个尺度，它是影响材料黏附接触行为的关键因素，深入认识表面粗糙度对界面黏附性能的影响机理对设计高强度高韧度的人工黏附装置具有重要意义。然而经典的黏附接触理论普遍采用连续光滑的接触面，回避了小尺度的拓扑细节。基于我们前期关于先进功能材料的黏附接触力学的研究，本项目拟进一步扩展传统的黏附接触理论，在连续介质力学的框架下系统研究三类典型的粗糙表面的微尺度黏附接触行为。我们将分别建立平面周期波形粗糙表面的双Hertz黏附接触模型、轴对称波形粗糙表面的双Hertz黏附接触模型和含有随机表面粗糙度的幂型梯度材料的JKR黏附模型，进一步发展求解相关问题的一般方法，推导一系列理论解，并借助于有限元模型验证，考察粗糙界面微尺度接触问题中的接触不稳定性、黏附滞后和能量耗散等现象，揭示表面粗糙度效应、内聚力区效应和材料性质等因素对界面黏附性能的综合作用机理。

中文关键词： 黏附；表面粗糙度；波形表面；接触失稳；黏附滞后

英文摘要： Roughness of solid surfaces can span many length scales ranging from macroscale to microscale, and it plays a crucial role in determining adhesive behaviors of various materials. Understanding the effects of the surface roughness on the interfacial adhesi

英文关键词： Adhesion；Surface roughness；Wavy Surfaces；Contact instabilities；Adhesion hysteresis