黄仕平吴杰胡俊亮郑恒斌王卫锋,2)

∗(华南理工大学土木与交通学院，广州510640)†(清华大学摩擦学国家重点实验室，北京100084)∗∗(华南农业大学水利与土木工程学院，广州510642)

生物、工程及交叉力学

基于分子动力学
--格林函数法的微凸体接触数值分析1)

黄仕平∗,†吴杰∗胡俊亮∗郑恒斌∗∗王卫锋∗,2)

∗(华南理工大学土木与交通学院，广州510640)†(清华大学摩擦学国家重点实验室，北京100084)∗∗(华南农业大学水利与土木工程学院，广州510642)

表面接触是摩擦的先决条件，其真实接触面积、压应力大小、空间分布等一直是接触力学关注的核心问题.采用分子动力学--格林函数法(GFMD)模拟粗糙面的接触过程，验证了其在大规模接触分析中的高效及准确性，同时探讨了由微球体组成的粗糙面的接触力学特性，并分析了分子尺度下的结果和传统力学模型计算结果的差异.结果表明，单个微凸体接触结果和分子动力学--格林函数法模拟所得非常接近，误差在5%以内.数值模拟发现，在微凸体高度符合高斯分布的情况下，接触面积和接触力成线性关系；在相同接触面积下，微凸体模型得出的接触力偏高，是上限值.微凸体模型没有考虑微凸体间的相互影响，实际是高估了弹性体的刚度；实际接触过程中微凸体相互影响，微凸体对临域形变影响尤其大，使接触区域更加离散.GFMD模型可以准确计算数十亿量级别分子、原子接触过程中真实接触面积及分布，为后续摩擦、滑移等分析提供可靠的参考……