Year: 2025
Type: article
Abstract: 圆柱接触问题在微纳米尺度下的黏附实验中具有重要应用价值。现有的两种二维Maugis模型因采用最大强度条件导致其对拔出力预测结果与完全自洽模型有较大偏差。本文将圆柱弹性吸附接触Maugis模型推广到考虑任意表面相互作用的一般情形，并基于刚性极限一致条件对已有的两种二维Maugis模型进行了改进，推导出二维Maugis–Dugdale (M–D)模型黏附应力的新建议值σ0 = 0.7601Δγ/z0（Δγ 为单位面积的界面能，z0 为表面力作用的特征尺度），以及二维double-Hertz (D-H)模型黏附应力的新建议值σ0 = 0.8216Δγ/z0。改进后的M–D模型和D-H模型在小Tabor数下趋近于Bradley极限，在大Tabor数下趋近于JKR极限，且在Tabor数全域范围内预测的拔出力与FSCM数值解高度吻合，而原始Maugis模型在Tabor数小于1时精度较差。本研究在保持Maugis模型解析优势的同时，有效提升了其理论预测精度，为微纳米压痕、原子力显微镜测量等黏附接触实验数据的定量反演提供了更可靠的半解析工具。
DOI: 10.1360/tb-2025-0223
Authors: Yudong Zhu, Zhijun Zheng
Language: English
Subfield: Mechanics of Materials
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: bronze
OpenAlex ID: W4410527814