Page 114 - 摩擦学学报2025年第8期

1212 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

*
2
黏着能E /E =2、E /Y =50、δ=1 J/m 和P =0.5时，不 从图5(c)和图5(d)可以看出，无论是否存在黏着作
co
co
co
su
同厚度下无量纲摩擦力Q/P在不同黏着能情况下的演 用力，塑性都首先在涂层中产生，并且存在黏着能滑
变. 在涂层较薄(t/R≤0.01)时，涂层厚度增加会增大无 动开始时的无量纲切向位移大于无黏着时的无量纲
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量纲摩擦力Q/P，但在较厚涂层时(t/R≥0.01)时涂层厚 切向位移，这一结果表明，在相同的P 下，与无黏着作
度增大会减小Q/P，其原因将在4.3节中进行解释. 用相比，存在黏着作用下实现切向刚度消失可能需要
图5所示为E /E =2、E /Y =50、t/R=0.005和P*= 更多的塑性积累. 因此，存在黏着作用下，切向刚度随
co
su
co
co
0.5时，z=0平面无量纲Von-Mises应力σ/Y分布，其中涂 切向位移的减小速度更慢. 这一结果初步表明，黏着
层/基材界面用红色虚线表示. 如图5(a)和(b)所示，在 能可以通过影响接触区附近的塑性行为来影响静摩
法向加载完成后，接触区域中心处的接触应力相对较 擦行为随切向位移的演变.

低，这是由于接触中心以下的基底塑性变形较大，缓 3.3 不同涂层厚度t/R下黏着能对最大静摩擦系数
解了涂层的应力水平. 对比图5(a)和图5(b)，发现存在 的影响
黏着作用时，接触区域边缘附近，由于较大的黏着压 图6(a)和图6(b)所示分别为弹性和弹塑性(无量纲
*
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力，会产生相对较高的 σ/Y，约为0.75. 法向载荷P =0.5和P =2.0)时，E /E =2、E /Y =E /Y =
co
su
su
co
co
su
σ/Y 1.00 1.01 ω=ω 0 P =0.5, δ=2 J/m 2 σ/Y 1.00

Dimensionless coordinate, y/R 0.99 0.35 0.40 0.15 0.05 0.60 Dimensionless coordinate, y/R 0.99 0.05 0.15 0.35 0.45 0.35 0.25 0.60
1.01
*
P =0.5, δ=0 J/m
*
2
ω=ω 0
0.80
0.80
1.00
1.00
0.40
0.45
0.45
0.40
0.40
0.98
0.98
0.50
0.20
0.20
0.97
0.97
0.25
0.96
−0.10
−0.05
−0.10
0.00
0.05
Dimensionless coordinate, x/R
Dimensionless coordinate, x/R 0.10 0.00 0.96 −0.05 0.00 0.05 0.10 0.00
(b)
(a) P =0.5, δ=0 J/m 2 σ/Y 1.00 1.00 u x /ω 0 =1.9 Plastic region u x P =0.5, 2 σ/Y 1.00
Dimensionless coordinate, y/R 0.99 0.35 0.60 0.55 0.50 0.45 0.30 0.40 0.60 Dimensionless coordinate, y/R 0.98 0.55 0.40 0.35 0.60
1.01
*
Plastic region
*
u x /ω 0 =1.8
δ=2 J/m
0.80
0.80
u x
1.00
0.75
0.50
0.20
0.98
0.40
0.40
0.45
0.96
0.20
0.20
0.97
0.96
−0.15
−0.05
−0.05
−0.10
0.00
0.00
0.05
0.05
Dimensionless coordinate, x/R 0.10 0.00 0.94 −0.10 Dimensionless coordinate, x/R 0.10 0.15 0.00
(c) (d)
Fig. 5 Comparisons of the dimensionless Von Mises stress, σ/Y, distributions at the z=0 plane when E co /E su =2, E co /Y co =50,
2
2
2
t/R=0.005, P*=0.5: (a) ω=ω 0 , δ=0 J/m ; (b) ω=ω 0 , δ=2 J/m ; (c) u x /ω 0 =1.8, δ=0 J/m ; (d) u x /ω 0 =1.9, δ=2 J/m 2
图 5 E co /E su =2，E co /Y co =50，t/R=0.005，P*=0.5时z=0平面无量纲Von-Mises应力 σ/Y分布：
2 2 2 2
(a) ω=ω 0 ，δ=0 J/m ；(b) ω=ω 0 ，δ=2 J/m ；(c) u x /ω 0 =1.8，δ=0 J/m ；(d) u x /ω 0 =1.9，δ=2 J/m
1.7 (a) δ=2 J/m 2 2 2 1.2 (b) δ=2 J/m 2 2 2
Maximum static friction coefficient, μ 1.4 P =0.5 Maximum static friction coefficient, μ 1.0 P =2.0
1.6
δ=1 J/m
δ=1 J/m
1.1
1.5

δ=0 J/m
δ=0 J/m

*
*
1.3
0.9
1.2
0.8
1.1
1.0
0.9
0.6
0.8
0.00 (t/R) m 0.04 0.06 0.08 0.10 0.7 0.00 0.02 (t/R) m 0.04 0.06 0.08 0.10
0.02
Dimensionless thickness, t/R Dimensionless thickness, t/R
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Fig. 6 Effect of adhesion energy on maximum static friction coefficient: (a) P =0.5; (b) P =2.0
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图 6 黏着能对最大静摩擦系数的影响：(a) P =0.5；(b) P =2.0