Asperity (materialvetenskap)

Den översta bilden visar ojämnheter utan belastning. Den nedre bilden visar samma yta efter att ha anbringats en belastning.

Inom materialvetenskap har asperitet , som definieras som "ojämnhet av ytbeläggning, grovhet, ojämnhet" (från latinet asper -"grov"), implikationer (till exempel) i fysik och seismologi . Släta ytor, även de som är polerade till en spegelfinish, är inte riktigt släta i mikroskopisk skala. De är grova, med skarpa, grova eller ojämna utsprång, kallade "ojämnheter". Ytskillnader finns över flera skalor, ofta i en självaffin eller fraktal geometri. Den fraktala dimensionen av dessa strukturer har korrelerats med kontaktmekaniken som uppvisas vid ett gränssnitt i termer av friktion och kontaktstyvhet .

När två makroskopiskt släta ytor kommer i kontakt, berör de till en början bara några av dessa asperitetspunkter. Dessa täcker endast en mycket liten del av ytan. Friktion och slitage uppstår vid dessa punkter, och därför blir det viktigt att förstå deras beteende när man studerar material i kontakt. När ytorna utsätts för en tryckbelastning deformeras ojämnheterna genom elastiska och plastiska lägen, vilket ökar kontaktytan mellan de två ytorna tills kontaktytan är tillräcklig för att bära upp lasten.

Relationen mellan friktionsinteraktioner och asperitetsgeometri är komplex och dåligt förstådd. Det har rapporterats att en ökad grovhet under vissa omständigheter kan resultera i svagare friktionsinteraktioner medan jämnare ytor faktiskt kan uppvisa höga friktionsnivåer på grund av höga nivåer av verklig kontakt.

Archard -ekvationen tillhandahåller en förenklad modell av asperitetsdeformation när material i kontakt utsätts för en kraft. På grund av den allestädes närvarande närvaron av deformerbara ojämnheter i självaffinerade hierarkiska strukturer, uppvisar den verkliga kontaktytan vid ett gränssnitt ett linjärt samband med den pålagda normala belastningen.

Se även

^ "Asperity" . Oxford English Dictionary (onlineutgåva). Oxford University Press . (Prenumeration eller medlemskap i en deltagande institution krävs.)
^ ^a ^b Hanaor, DAH; Gan, Y.; Einav, I. (2015). "Kontaktmekanik för fraktala ytor genom splineassisterad diskretisering" . International Journal of Solids and Structures . 59 : 121–131. arXiv : 2106.01466 . doi : 10.1016/j.ijsolstr.2015.01.021 .
^ Zappone, B.; Rosenberg, KJ; Israelachvili, J. (2007). "Roll av nanometerråhet på vidhäftningen och friktionen av en grov polymeryta och en molekylärt slät glimmeryta". Tribologibrev . 26 (3): 191–201. doi : 10.1007/s11249-006-9172-y . ISSN 1023-8883 . S2CID 137230450 .
^ Carbone, G.; Bottiglione, F. (2008). "Asperitetskontaktteorier: Förutsäger de linjäritet mellan kontaktyta och belastning?". Journal of the Mechanics and Physics of Solids . 56 (8): 2555. Bibcode : 2008JMPSo..56.2555C . doi : 10.1016/j.jmps.2008.03.011 .

externa länkar

Ordboksdefinitionen av asperity på Wiktionary

[1] "Asperity" . Oxford English Dictionary (onlineutgåva). Oxford University Press . (Prenumeration eller medlemskap i en deltagande institution krävs.)

[contmech-2] Hanaor, DAH; Gan, Y.; Einav, I. (2015). "Kontaktmekanik för fraktala ytor genom splineassisterad diskretisering" . International Journal of Solids and Structures . 59 : 121–131. arXiv : 2106.01466 . doi : 10.1016/j.ijsolstr.2015.01.021 .

[3] Zappone, B.; Rosenberg, KJ; Israelachvili, J. (2007). "Roll av nanometerråhet på vidhäftningen och friktionen av en grov polymeryta och en molekylärt slät glimmeryta". Tribologibrev . 26 (3): 191–201. doi : 10.1007/s11249-006-9172-y . ISSN 1023-8883 . S2CID 137230450 .

[4] Carbone, G.; Bottiglione, F. (2008). "Asperitetskontaktteorier: Förutsäger de linjäritet mellan kontaktyta och belastning?". Journal of the Mechanics and Physics of Solids . 56 (8): 2555. Bibcode : 2008JMPSo..56.2555C . doi : 10.1016/j.jmps.2008.03.011 .