指数型梯度材料涂层的轴对称黏附接触问题

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文章研究了梯度材料涂层半空间在刚性球形压头作用下的轴对称黏附接触问题。假设梯度材料涂层的剪切模量沿厚度方向按指数函数形式变化,涂层上表面在压头作用下形成接触区和黏附区。采用Maugis-Dugdale黏附理论,假设黏附区内的应力分布为Hertz接触应力与黏附应力的叠加。文中将建立梯度涂层半空间的轴对称黏附接触问题分析模型,从弹性力学轴对称问题的基本方程出发,利用Hankel积分变换得到黏附接触问题的控制奇异积分方程组。通过对奇异积分方程组的数值求解,文中得到黏附参数、剪切模量比和涂层厚度对载荷与接触区半径、载荷与最大压痕深度、涂层表面应力分布以及接触区半径与黏附区/接触区比值的影响。研究的结果对于利用梯度涂层来抑制接触损伤和破坏,探索黏附接触力学行为具有重要意义。
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