考虑粗糙结合面弹塑性接触的黏滑摩擦建模
Stick-slip Friction Model for Elastic-plastic Contact of Rough Surfaces

摘要 提出一种同时考虑粗糙面上微凸体弹性变形和塑性接触的切向黏滑摩擦建模方法。采用Hertz弹性理论和Mindlin解描述弹性接触微凸体的切向载荷和相对变形的关系；采用AF(Abbott-Firstone)塑性理论和Fujimoto模型描述塑性接触微凸体切向载荷和相对变形的关系。再利用GW(Greenwood-Williamson)模型统计分析方法建立粗糙表面切向载荷和相对变形之间的关系。将模型与仅考虑微凸体弹性接触情况的模型进行对比，并研究了不同塑性指数对切向载荷和相对变形关系的影响。结果表明：与完全弹性接触模型相比，本文模型引入了塑性接触理论，能够更好地描述粗糙表面切向载荷和相对变形关系，并且考虑不同接触条件下弹性变形微凸体和塑性变形微凸体对切向接触载荷的贡献，在微滑移阶段，主要由弹性接触变形影响，而在进入宏观滑移阶段之后，切向行为主要由塑性变形影响。界面切向载荷由黏着和滑移接触作用共同决定，随着切向变形的增加，滑移接触力逐渐增加，而黏着接触力先增加后减少，反映了界面由微滑移逐渐向宏滑移演化的过程。随着塑性指数的增加，粗糙面上发生塑性接触的微凸体数目逐渐增加，切向黏滑行为主要受到塑性接触特征的控制