大量復雜工程結構系統中都存在界面接觸問題，遇到的棘手問題是對接觸特性難以有效表征，從而制約著對相關工程應用設計的有效指導。在超導電纜、飛行器熱防護系統、飛行器制動系統和微機電系統等這些復雜結構系統中，界面接觸是構件間力傳遞、導電、傳熱的橋梁。因此，弄清界面接觸特性一直是科學界關注的問題。
近日，蘭州大學土木工程與力學學院力學學科教授周又和、副教授他吳睿團隊在《國際摩擦學》在線發表研究論文，建立了界面力—電接觸理論模型，揭示出接觸電阻、接觸變形與作用壓力的關聯機制。
該研究成果是超導電纜股線間接觸特性先期研究的突破，不僅為相關工程應用提供了新途徑，而且也為后續深入研究奠定了基礎。他們所建立的理論模型揭示出了兩隨機粗糙界面之間的力、電作用機制，預測的定量特征被實驗證實有效。
論文建立的新理論模型提出了接觸面之間的隨機分布體積新概念，由表明粗糙度的直接實測結果來重構接觸前的分布體積構型特征，然后通過建立壓力作用下的變形機制和對接觸體積進行降維處理(3D→2D)，就得到了隨作用壓力變化的實時接觸面積(見圖1)。在此基礎上建立的理論模型，獲得了包含接觸電阻、彈塑性變形及其接觸面積隨外壓力的變化特征，預測的接觸電阻隨外壓力變化的特征曲線被實驗證實有效(見圖2)。由于沒有預設限制條件，這一新方法的理論模型可望在極端環境、復雜載荷等情形的相關工程中得到應用。(溫才妃 許文艷)
關鍵詞： 界面力—電接觸模型
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