| 基于分子动力学-格林函数法的分形粗糙表面摩擦行为研究 |
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| 引用本文： | 黄仕平,陈枭,萧明强.基于分子动力学-格林函数法的分形粗糙表面摩擦行为研究[J].力学学报,2023(7):1484-1492. |
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| 作者姓名： | 黄仕平 陈枭 萧明强 |
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| 作者单位： | 华南理工大学土木与交通学院 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(11672108,11911530692)资助项目； |
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| 摘 要： | 任何物体间的表面摩擦均可看成是粗糙面间的摩擦,且大部分粗糙表面具有分形特征.为探究分形粗糙表面的摩擦行为,利用分子动力学-格林函数法(GFMD)建立微观分形粗糙表面模型,采用位移加载控制分形粗糙表面的接触和摩擦过程,并根据广度优先搜索算法识别接触团簇分布.之后分别计算原子尺度、接触团簇尺度和界面尺度下的最大摩擦系数与摩擦力,并利用影响矩阵法研究摩擦过程中接触团簇之间的相互作用,分析接触团簇之间的距离和面积对相互作用的影响.结果表明:在摩擦过程中,摩擦系数从小尺度到大尺度逐渐减小;摩擦力随位移呈现周期性波动,接触团簇并非同时达到最大摩擦力,而是发生局部滑移,整体滑移模型预测的摩擦力是分子模拟结果的上限值;所提出的影响矩阵法可以较好地模拟接触团簇之间的相互作用,利用影响矩阵计算得到的最大摩擦力与GFMD模型结果基本一致,而不考虑局部滑移影响计算得到的最大摩擦力比GFMD模型结果大20%,并且接触团簇之间的相互作用与距离成反比,与面积成正比.结果可为粗糙表面的界面分析和优化提供理论依据.
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| 关 键 词： | 分子动力学-格林函数法 影响矩阵法 分形粗糙表面 摩擦行为 接触团簇 |
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