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纳米沟槽表面黏着接触过程的分子动力学模拟研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O211.6[理学—概率论与数理统计;理学—数学]
  • 作者机构:[1]北京理工大学机械与车辆学院,北京100081
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:51275046,51305029); 中国博士后基金(批准号:2012M520005,2013T60066)资助的课题
中文摘要:

采用大规模分子动力学方法研究了刚性球型探头与具有不同纳米沟槽基体表面的黏着接触过程,探讨了表面沟槽结构对载荷-位移曲线、接触引力和拉离力以及材料转移的影响规律.研究结果表明:在相同的压入深度下,与原子级光滑表面的黏着接触过程相比,刚性探头与具有纳米沟槽结构基体表面的接触压力较小,接触加载过程中的引力作用范围较大,并伴随载荷的多次跳跃,且接触引力和拉离力均有减小;当沟槽深度相同时,随着沟槽宽度的增大,接触引力和拉离力逐渐减小,当沟槽宽度逐渐接近探头与光滑表面的接触直径时,接触引力和拉离力又逐渐增大,趋于接近探头与光滑表面的接触过程;当沟槽宽度相同时,随着沟槽深度的增大,接触引力相对减小,拉离力变化不大.

英文摘要:

The adhesive contact processes between a rigid spherical tip and substrates with nanogrooves of different sizes have been investigated with a large-scale molecular dynamics simulation method. Influences of the surface grooves on the load-displacement curves, the attractive forces in the loading/unloading processes, and material transfer have been discussed. Results show that compared with the contact between a tip and a smooth surface, the attractive force range becomes larger in the loading process, accompanied by several jumps of the load, and the maximum attractive forces both in the loading and unloading processes are smaller. When the groove depths are the same, the maximum attractive forces in the loading and unloading processes decrease gradually with the increase of the groove width. However, when the groove width becomes close to the contact diameter between the tip and the smooth surface, the maximum attractive force would increase slowly, tending to be close to the case of smooth surface. When the groove width is kept the same,the maximum attractive force in the loading process decreases with the increase of the groove depth, while the maximum attractive force in the unloading process is almost unchanged.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876