大量復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中都存在界面接觸問題，遇到的棘手問題是對(duì)接觸特性難以有效表征，從而制約著對(duì)相關(guān)工程應(yīng)用設(shè)計(jì)的有效指導(dǎo)。在超導(dǎo)電纜、飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)、飛行器制動(dòng)系統(tǒng)和微機(jī)電系統(tǒng)等這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，界面接觸是構(gòu)件間力傳遞、導(dǎo)電、傳熱的橋梁。因此，弄清界面接觸特性一直是科學(xué)界關(guān)注的問題。
近日，蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院力學(xué)學(xué)科教授周又和、副教授他吳睿團(tuán)隊(duì)在《國(guó)際摩擦學(xué)》在線發(fā)表研究論文，建立了界面力—電接觸理論模型，揭示出接觸電阻、接觸變形與作用壓力的關(guān)聯(lián)機(jī)制。
該研究成果是超導(dǎo)電纜股線間接觸特性先期研究的突破，不僅為相關(guān)工程應(yīng)用提供了新途徑，而且也為后續(xù)深入研究奠定了基礎(chǔ)。他們所建立的理論模型揭示出了兩隨機(jī)粗糙界面之間的力、電作用機(jī)制，預(yù)測(cè)的定量特征被實(shí)驗(yàn)證實(shí)有效。
論文建立的新理論模型提出了接觸面之間的隨機(jī)分布體積新概念，由表明粗糙度的直接實(shí)測(cè)結(jié)果來重構(gòu)接觸前的分布體積構(gòu)型特征，然后通過建立壓力作用下的變形機(jī)制和對(duì)接觸體積進(jìn)行降維處理(3D→2D)，就得到了隨作用壓力變化的實(shí)時(shí)接觸面積(見圖1)。在此基礎(chǔ)上建立的理論模型，獲得了包含接觸電阻、彈塑性變形及其接觸面積隨外壓力的變化特征，預(yù)測(cè)的接觸電阻隨外壓力變化的特征曲線被實(shí)驗(yàn)證實(shí)有效(見圖2)。由于沒有預(yù)設(shè)限制條件，這一新方法的理論模型可望在極端環(huán)境、復(fù)雜載荷等情形的相關(guān)工程中得到應(yīng)用。(溫才妃 許文艷)
關(guān)鍵詞： 界面力—電接觸模型
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