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    接觸力學

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    接觸力學是研究在一點或多點相互接觸的固體變形的學科。 接觸力學的一個主要區別是垂直于接觸體表面作用的應力(稱為法向應力)和在表面之間切向作用的摩擦應力(剪應力)。 正常接觸力學或無摩擦接觸力學側重于由施加的法向力和緊密接觸表面上存在的粘附力引起的法向應力,即使它們是清潔和干燥的。摩擦接觸力學強調摩擦力的影響。

    接觸力學是機械工程的一部分。 該主題的物理和數學公式建立在材料力學連續介質力學的基礎上,側重于涉及靜態或動態接觸中的彈性體粘彈性體和塑性體的計算。 接觸力學為技術系統的安全和節能設計以及摩擦學、接觸剛度、電接觸電阻和壓痕硬度的研究提供必要的信息。 接觸力學原理適用于機車輪軌接觸、耦合裝置、制動系統、輪胎軸承內燃機、機械聯動裝置、墊圈密封、金屬加工金屬成型、超聲波焊接、電接觸等許多其他應用。 該領域當前面臨的挑戰可能包括接觸和耦合構件的應力分析以及潤滑材料設計對摩擦和磨損的影響。 接觸力學的應用進一步擴展到微米和納米技術領域。

    接觸力學的原始工作可以追溯到 1881 年 Heinrich Hertz 發表的關于彈性固體接觸的論文 (Ueber die Berührung fester elastischer K?rper)。 赫茲試圖了解多個堆疊透鏡的光學特性如何隨著將它們固定在一起的力而改變。 赫茲接觸應力是指當兩個曲面接觸并在施加的載荷下輕微變形時產生的局部應力。 該變形量取決于接觸材料的彈性模量。 它給出了作為法向接觸力、兩個物體的曲率半徑和兩個物體的彈性模量的函數的接觸應力。 赫茲接觸應力構成了軸承、齒輪和任何其他兩個表面接觸的物體的承載能力和疲勞壽命方程式的基礎。

    歷史

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    經典接觸力學與海因里希·赫茲 (Heinrich Hertz) 的關系最為密切。 1882年,赫茲解決了兩個曲面彈性體的接觸問題。 這個仍然相關的經典解決方案為接觸力學中的現代問題提供了基礎。 例如,在機械工程和摩擦學中,赫茲接觸應力是對配合零件內應力的描述。 赫茲接觸應力通常是指接近兩個不同半徑球體接觸區域的應力。

    直到將近一百年后,Johnson、Kendall 和 Roberts 才為粘著接觸的情況找到了類似的解決方案。 該理論被 Boris Derjaguin 及其同事拒絕,他們在 1970 年代提出了不同的粘附理論。

    接觸力學

    Derjaguin 模型后來被稱為 DMT(在 Derjaguin、Muller 和 Toporov 之后)模型,而 Johnson 等人。 模型后來被稱為 JKR(以 Johnson、Kendall 和 Roberts 命名)粘附彈性接觸模型。 這種拒絕被證明有助于開發 Tabor 和后來的 Maugis 參數,這些參數量化了哪種接觸模型(JKR 和 DMT 模型)更能代表特定材料的粘合接觸。

    二十世紀中葉接觸力學領域的進一步進步可能歸功于 Bowden 和 Tabor 等名字。 Bowden 和 Tabor 是xxx個強調表面粗糙度對于接觸物體的重要性的人。 通過研究表面粗糙度,發現摩擦伙伴之間的真實接觸面積小于表觀接觸面積。

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