接触力学分析 返回
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Contact Mechanics

接触力学·摩擦·粘附分析

使用 Hertz / JKR / DMT / Maugis-Dugdale 模型实时计算接触半径·压入深度·脱离力。支持纳米压痕 P-h 曲线仿真。

参数设置
接触模型
折算弹性模量 E* [GPa]70.0 GPa
玻璃:35 · 钢:115 · Si:100
等效曲率半径 R [µm]10.0 µm
表面能 γ [mJ/m²]50 mJ/m²
施加载荷 P [µN]100 µN
硬度 H [GPa]10.0 GPa
显示模式
接触半径 a [nm]
压入深度 δ [nm]
峰值压力 p₀ [GPa]
脱离力 [µN]
接触刚度 S

理论公式

Hertz(弹性·无粘附):

$$a = \left(\frac{3PR}{4E^*}\right)^{1/3},\quad \delta = \frac{a^2}{R},\quad p_0 = \frac{3P}{2\pi a^2}$$

JKR(含粘附,柔性体系):

$$a^3 = \frac{R}{E^*}\left[P + 3\pi\gamma R + \sqrt{6\pi\gamma R P + (3\pi\gamma R)^2}\right]$$ $$F_{po}^{\mathrm{JKR}} = -\frac{3}{2}\pi\gamma R$$

DMT(刚性体系):

$$F_{adh} = 2\pi\gamma R,\quad F_{po}^{\mathrm{DMT}} = -2\pi\gamma R$$

接触刚度(Oliver-Pharr法):

$$S = \frac{dP}{dh} = 2E^*\sqrt{\frac{A_c}{\pi}},\quad H = \frac{P_{max}}{A_c}$$
应用: 滚动轴承接触疲劳 · AFM与MEMS微接触粘附分析 · 轮胎接触面积估算 · 半导体CMP工艺设计 · 骨科植入物骨接触仿真。