×

包围弹性半空间的Steigmann-Ogden表面的纳米压痕硬度。 (英语) Zbl 07273338号

总结:先前的研究表明,对于横向弯曲下的纳米结构,有效杨氏模量明显大于轴向载荷下相同元件的杨氏模量(量级)。因此,除了传统的残余表面张力和膜刚度外,非均匀应变纳米结构还需要表面能的曲率依赖性。本文旨在通过使用曲率相关的Gurtin-Mordoch模型和曲率相关的Steigmann-Ogden表面弹性模型,重新评估受纳米级无摩擦牵引的弹性半空间的尺寸相关纳米压痕硬度。通过对Boussinesq位移势方法和Hankel积分变换的积分,解决了纳米压痕问题。作为示例,详细分析了均匀圆周压力和集中法向力下半空间边界的残余表面张力、膜刚度和弯曲刚度的影响。半分析计算中的观察结果表明,根据两种流行的表面力学模型预测的纳米压痕硬度存在显著差异。在大多数情况下,弯曲刚度的加入会导致较小的位移和应力,从而提高压痕硬度。基于表面材料特性的物理可解释数值,我们表明,为了正确表征纳米压痕问题的尺寸相关特征,需要一个与曲率相关的表面弹性模型。

理学硕士:

74-XX岁 可变形固体力学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Gurtin,ME,Murdoch,AI。弹性材料表面的连续理论。Arch Ration Mech Ana 1975;57(4): 291-323. ·Zbl 0326.73001号 ·doi:10.1007/BF00261375
[2] Gurtin,ME,Murdoch,AI.固体中的表面应力。国际J固体结构1978;14(6): 431-440. ·Zbl 0377.73001号 ·doi:10.1016/0020-7683(78)90008-2
[3] Chen,T,Dvorak,GJ,Yu,CC。具有界面应力的单向纳米复合材料的尺寸相关弹性性能。2007年机械学报;188(1-2): 39-54. ·Zbl 1107.74010号 ·doi:10.1007/s00707-006-0371-2
[4] Duan,H,Yi,X,Huang,Z,等。预测具有界面效应的多相复合材料有效模量的统一方案。第一部分:理论框架。《机械与材料》2007;39(1): 81-93. ·doi:10.1016/j.mechmat.2006.02.009
[5] Mogilevskaya,SG,Crouch,SL,Stolarski,HK。具有表面/界面效应的多重相互作用圆形纳米不均匀性。机械物理固体杂志2008;56(6): 2298-2327. ·Zbl 1171.74398号 ·doi:10.1016/j.jmps.2008.01.01
[6] Mi,C,Kouris,D.弹性半空间表面附近纳米孔洞周围的应力集中。2013年国际J固体结构;50:2737-2748·doi:10.1016/j.ijsolstr.2013.04.029
[7] Mi,C,Kouris,D.关于嵌入纳米颗粒的相干界面效应的重要性。数学机械固体2014;19(4): 350-368. ·Zbl 1359.74027号
[8] Mi,C,Kouris,D.自由表面附近纳米颗粒引起的弹性扰动。数学机械固体2014;19(7): 868-881. ·Zbl 1299.74018号
[9] Mi,C,Kouris,D.均匀边界载荷下纳米空洞金属薄板的表面力学含义。数学机械固体2017;22(3): 401-419. ·Zbl 1373.74067号
[10] Mi,C.表面力学在承受切向表面载荷的弹性半空间中诱发应力扰动。2017年《欧洲机械与固体杂志》;65: 59-69. ·兹比尔1406.74016 ·doi:10.1016/j.euromechsol.2017.03.006
[11] Zemlyanova,AY,Mogilevskaya,SG。具有Steigmann-Ogden界面的圆形非均匀性:局部场、中性和麦克斯韦类型近似公式。2018年国际J固体结构;135: 85-98. ·doi:10.1016/j.ijsolstr.2017.11.012
[12] Steigmann,DJ,Ogden,RW。具有固有边界弹性的弹性固体的平面变形。Proc R Soc London,Ser A 1997;453(1959): 853-877. ·Zbl 0938.74014号 ·doi:10.1098/rspa.1997.0047
[13] Steigmann,DJ,Ogden,RW。弹性表面-基底相互作用。Proc R Soc London,Ser A 1999;455(1982): 437-474. ·Zbl 0926.74016号 ·doi:10.1098/rspa.1999.0320
[14] Miller,RE,Shenoy,VB。纳米结构元件的尺寸依赖性弹性特性。纳米技术2000;11(3): 139-147. ·doi:10.1088/0957-4484/11/3/301
[15] Chhapadia,P,Mohammadi,P,Sharma,P.曲率相关表面能及其对纳米结构的影响。机械物理固体杂志2011;59(10): 2103-2115. ·Zbl 1270.74018号 ·doi:10.1016/j.jmps.2011.06.007
[16] Chhapadia,P,Mohammadi,P,Sharma,P.勘误表“曲率依赖的表面能和纳米结构的含义”。机械物理固体杂志2012;60分:1241-1242秒·doi:10.1016/j.jmps.2012.01.04
[17] Hajji,M.弹性半空间上薄膜的压痕。《应用力学杂志》1978;45(2): 320-324. ·doi:10.1115/1.3424295
[18] 王,GF,冯,XQ。表面应力对纳米级接触问题的影响。应用物理学杂志2007;101(1):013510·数字对象标识代码:10.1063/1.2405127
[19] Long,JM,Wang,GF,Feng,XQ,et al.具有表面张力的二维赫兹接触问题。国际J固体结构2012;49(13): 1588-1594. ·doi:10.1016/j.ijsolstr.2012.03.017
[20] Long,J,Wang,G.表面张力对轴对称赫兹接触问题的影响。机械材料2013;56: 65-70. ·doi:10.1016/j.mechmat.2012.09.03
[21] Long,J,Chen,W.表面张力对锥形压头纳米压痕的影响。2017年《机械学报》;228(10): 3533-3542. ·Zbl 1394.74131号 ·doi:10.1007/s00707-017-1901-9
[22] 康马拉塔州。薄膜中的表面和界面应力效应。1994年冲浪科学计划;46(1): 1-38. ·doi:10.1016/0079-6816(94)90005-1
[23] Zhao,XJ,Rajapakse,RKND。具有表面能效应的表面加载各向同性弹性层的分析解。国际工程科学杂志2009;47(11-12): 1433-1444. ·Zbl 1213.74243号 ·doi:10.1016/j.ijengsci.2008年12月13日
[24] Zhao,XJ,Rajapakse,RKND。承受切向表面载荷的纳米薄膜的弹性场:不对称问题。2013年《欧洲机械与固体杂志》;39(C):69-75·Zbl 1348.74234号 ·doi:10.1016/j.euromechsol.2012.11.005
[25] Pinyochotiwong,Y,Rungamorrat,J,Senjuntichai,T.弹性半空间上的刚性无摩擦压痕,受表面应力的影响。国际工程科学杂志2013;71(C):15-35·Zbl 1423.74676号 ·doi:10.1016/j.ijengsci.2013.04.005
[26] Gao,X,Hao,F,Fang,D,等。表面效应的Boussinesq问题及其在纳米级接触力学中的应用。国际固体结构杂志2013;50(16-17): 2620-2630. ·doi:10.1016/j.ijsolstr.2013.04.007
[27] Mi,C.具有Steigmann-Ogden边界的半空间在纳米尺度无摩擦贴片载荷下的弹性行为。国际工程科学杂志2018;第129:129-144页·Zbl 1423.74674号 ·doi:10.1016/j.ijengsci.2018.04.009
[28] 弗吉尼亚州埃雷梅耶夫,有限合伙人列别捷夫。表面弹性Steigmann-Ogden模型框架内边值问题的数学研究。Continuum Mech Thermodyn 2016;28(1): 407-422. ·Zbl 1348.35260号 ·doi:10.1007/s00161-015-0439-0
[29] 巴伯,JR。弹性,第三修订版。纽约:施普林格出版社,2010年。
[30] Davis,P,Rabinowitz,P。数值积分方法。第二版,纽约:学术出版社,1984年·兹比尔0537.65020
[31] 谢诺伊,VB。金属fcc晶体表面弹性性质的原子计算。物理版B 2005;71(9): 094104. ·doi:10.1103/PhysRevB.71.094104
[32] Mi,C,Jun,S,Kouris,D,等。非相干金属双层界面弹性特性的原子计算。物理版B 2008;77(7): 075425. ·doi:10.1103/PhysRevB.77.075425
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。