林起崟 张瑜寒 洪 军 王 晨 张宁静

1.西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室，西安，7100492.西安交通大学设计科学与基础部件研究所，西安，710049

0 引言

机械装备中存在大量的结合面(又称装配连接界面)，结合面的存在破坏了机械结构力和转矩传递的连续性，因此它对整机性能具有举足轻重的影响[1]。结合面从微观上看是由众多高度不同的微凸体构成的，并且结合面的表面形貌具有多尺度特征，其表征尺度可达纳米尺度[2]。接触刚度作为描述结合面接触力学性能的重要参数之一，其大小会直接影响整机的静动态特性[3-4]。此外，材料的表面硬度作为结合面的重要材料力学性能参数，与接触刚度有十分密切的关系[5]。由于宏观连续介质理论已不再适用于纳米尺度接触问题的研究，而实验法也难以观察到材料纳米尺度下内部的原子运动情况，且材料加工费用昂贵、耗时长，因此分子动力学(molecular dynamics，MD)模拟方法[6-7]凭借其成熟的理论和高效的计算等优点成为了微纳尺度下接触研究中应用最为广泛的数值方法[8]。

针对结合面的接触研究，已有许多学者建立了很多分子动力学数值接触模型。在单微凸体接触模拟方面：黄健萌等[9]开展了两种不同形状的金刚石压头与单晶铜基体的黏着接触分子动力学仿真，发现由于半球形压头底部表面积比圆锥形压头底部表面积更大，导致半球形压头与基体之间的引力更大，从而更易产生黏着接触现象并且下压过程中半球形压头所受到的法向接触力更大；……