Novel Friction Law for the Static Friction Force based on Local Precursor Slipping
固体物体在固体基底上的滑动需要大于最大静摩擦力的剪切力。通常认为，最大静摩擦力与加载力成比例，而不取决于表观接触面积。最大静摩擦力与加载力之比被称为静摩擦系数mM，其被认为是常数。在这里，我们进行的实验表明，静摩擦力的滑块在基板上遵循一种新的摩擦法在一定条件下。当加载力增加或表观接触面积减小时，mM的大小减小。这种行为是由局部前体的整体滑动开始之前的滑动，是符合最近的理论。本研究的结果将开发新的方法控制静摩擦。
2014-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Simulations of the Static Friction Due to Adsorbed Molecules
利用分子动力学模拟计算了被分子薄层吸附的分子分离的晶体表面之间的静摩擦。这些分子自然地导致有限的静摩擦，这与宏观摩擦定律一致。晶体排列，滑动方向，和吸附的分子的数量在大多数实验中不受控制，并显示出对摩擦的影响很小。温度、分子几何形状和相互作用势对摩擦有较大的影响。观察到的摩擦趋势可以用简单的硬球模型来理解。
2001-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A field theoretic model for static friction
我们提出了一个场论模型的摩擦，两个表面之间的摩擦系数可以计算的基础上的表面的弹性性质。我们假设接触面的几何形状是不寻常的。我们验证了Amonton定律，认为摩擦力与法向载荷成正比，这个模型给出了计算几种情况下静摩擦系数的机会，并表明它与观测值是一致的。此外，我们表明，静摩擦系数是独立的表面积在第一近似。
2013-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Friction between Polymer Brushes
通过求解中性聚合物刷中聚合物的平衡方程，计算了两个聚合物刷接触和接近接触时的互穿程度。这些结果被用来计算与最近的聚合物刷润滑表面的摩擦测量值的静摩擦力。结果表明，在足够轻的负载聚合物刷涂表面可以滑动，与负载支持完全由渗透压，在一个足够大的空间分离，以避免纠缠，因此静摩擦。
2006-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Static and dynamic properties of frictional phenomena in a one-dimensional system with randomness
在具有无公度结构的双链模型中研究了含随机杂质界面的静、动摩擦现象。静摩擦力是由杂质钉扎和/或由正则势钉扎引起的，这是无杂质情况下解析性转变被破坏的原因。结果表明，与无杂质系统相比，在有杂质存在的情况下，静摩擦力总是有限的。结合密度波讨论了杂质钉扎的性质。对稳态滑动时的动摩擦力进行了数值研究。讨论了动摩擦力随滑动速度的变化与杂质势强度的关系。
1997-06-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Simple Microscopic Theory of Amontons' Laws for Static Friction
本文提出了一种普遍存在的静摩擦现象的微观理论。两个表面之间的相互作用建模的能量惩罚，表面重叠的程度呈指数增长。根据Amontons定律，所产生的静摩擦与载荷成比例。然而，裸露表面之间的摩擦系数消失的面积的个别接触的增长，除了在罕见的情况下，相称的表面。当在表面之间引入一层可动原子吸附层时，对于任何表面几何形状，都得到了与面积无关的摩擦系数。从我们的简单的分析模型的预测证实了原子详细的分子动力学模拟。
2000-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Coupling between static friction force and torque for a tripod
如果一个物体静止在一个平面上，如果同时施加一个外部扭矩，则在运动开始之前的最大静摩擦力会减小。对水平平面上三脚架的研究表明，静摩擦力和静摩擦力矩之间的耦合是不平凡的。在这篇文章中，我们报告了一系列的实验，我们进行了三脚架，并比较这些与解析和数值解。事实证明，力和扭矩之间的耦合揭示了滑动开始时微观特性的信息。
2005-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Transition from static to dynamic macroscopic friction in the framework of the Frenkel-Kontorova model
新一代的宏观干摩擦实验表明，从静态摩擦到动态摩擦的转变本质上是一个空间和时间上不均匀的过程，由破裂状的分离锋引发。我们展示了Frenkel-Kontorova模型描述这种转变的适用性。该模型预测了两种类型的分离锋的存在，解释了在实验中观察到的速度的变化和突变。得到的滑脱前缘速度与剪应力与正应力比值之间的定量关系与实验结果一致。该模型提供了滑动速度和剪切应力之间的函数依赖关系，并预测滑动速度是独立的正应力。有趣的是，从静摩擦到动摩擦的转变并不明确地取决于静摩擦系数或动摩擦系数，尽管转变过程的开始和结束由这些系数控制。
2011-11-21 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
The contribution of plastic sink-in to the static friction of single asperity microscopic contacts
我们报告的微尺度摩擦实验金刚石/金属和金刚石/二氧化硅接触千兆帕斯卡的接触压力下。使用一种新的纳米探针技术，它具有足够的力和刚度的动态范围，我们证明了从纯粹的界面滑动在纳米尺度的情况下，至少有一个滑动体经历一些塑性形变的过渡所涉及的过程。对于微米级金刚石球形尖端在金属基底上的滑动，由切向牵引引起的基底的额外局部塑性屈服导致尖端沉入表面，增加了在加载方向上的接触面积，并导致在犁削期间高于动力学的静摩擦系数。这种下沉在熔融石英中基本上不存在，并且没有观察到摩擦下降，通常摩擦较低。从静摩擦范围内的下沉到滑动摩擦范围内的犁削的过渡由接触界面的失效介导，其由能量耗散的急剧增加指示。在较低的接触压力下，扫描探针或表面力装置实验的弹性界面滑动行为特征被恢复，弥合了纳米摩擦学和塑性主导的宏观摩擦之间的差距。我们描绘的材料和几何因素，决定过渡。我们还发现，一些意想不到的光投射在静态和动态摩擦之间的差异的起源。
2021-06-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A theory of static friction between homogeneous surfaces based on compressible elastic smooth microscopic inclines
我们建立了一个静摩擦理论，把接触的均匀表面模拟成由一系列规则的可压缩弹性光滑微观斜面组成。静摩擦被认为是由于必须将载荷推过这些共享共同倾角的平滑微观斜面而产生的阻力。当表面间的法向力增大时，微观斜面将被弹性压缩。因此，静摩擦的静摩擦系数不会保持恒定，而是对于较大的法向力变得更小，因为负载然后将仅需要在较小的角度上被推动。然而，较大的法向力也会增加表面之间的有效压缩面积，因此压力分布在该较大的有效压缩面积上。因此，法向力和公共角之间的关系是非线性的。总的来说，静摩擦取决于法向力、表观接触面积、杨氏模量和压缩效率比（有效压缩面积/表观接触面积）。实验测量使用tetrahydroxide进行，结果证实了这一理论的预测。
2014-07-11 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Transition from Static to Dynamic Friction in an Array of Frictional Disks
控制从静态摩擦过渡到动态摩擦的不稳定性的性质研究的背景下，从上面压在基板上的摩擦盘阵列。在这种情况下，力都是明确的，牛顿动力学可以在没有任何唯象假设的情况下使用。我们表明，最近发现的振荡不稳定性是负责的过渡，使个别磁盘自发地达到库仑极限和滑动与动态摩擦。模型的透明性使人们能够充分理解这一现象，包括从后缘到前缘的波浪速度，反之亦然。
2019-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A model of friction with plastic contact nudging: Amontons-Coulomb laws, aging of static friction, and non-monotonic Stribeck curves with finite quasistatic limit
本文提出一种粗糙表面摩擦模型，通过引入接触凸起的塑性侧向微调，同时捕捉Amontons-Coulomb定律、静摩擦老化及非单调Stribeck曲线。核心贡献在于以最小模型要素统一描述动、静摩擦关键观测现象。
2023-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Static Friction Coefficient Depends on the External Pressure and Block Shape due to Precursor Slip
阿蒙顿定律指出，固体物体上的最大静摩擦力与载荷力成正比，与表观接触面积无关。这一规律表明，静摩擦系数不依赖于外部压力或物体形状。在这里，我们数值研究的滑动运动的三维粘弹性块在刚性基板上使用有限元法（FEM）。宏观静摩擦系数随外压、物体长度或宽度的增加而减小，这与阿蒙顿定律相矛盾。在块体滑动之前，在块体和基底之间的2D界面中发生前驱滑动。宏观静摩擦系数的减小通过大块滑动之前的前驱体滑动的临界面积来缩放。对简化模型的理论分析表明，大块滑动是由速度减弱的局部摩擦引起的准静态前驱滑动的不稳定性引起的。我们还表明，临界滑移区决定宏观静摩擦系数，这解释了有限元模拟的结果。
2023-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Static friction at fractal interfaces
摩擦学现象受材料性质、拓扑结构和表面化学的综合影响。我们研究了多尺度表面结构与分子尺度相互作用的相互作用，以解释分形界面处的静摩擦相互作用。通过样条辅助离散化，我们分析了接触分形表面轮廓对的微凸体相互作用。对于弹性变形的凸体，力分析揭示了更大的摩擦表面表现出更高的分形，增加分子尺度的摩擦放大这一趋势。由于真实接触面积较大，在较低分形度的表面处，增加粘合强度产生较高的总摩擦。在粘合剂型相互作用发挥重要作用的系统中，例如冷焊接头形成的系统中，摩擦在表面轮廓分形的中间值处最小化，该中间值被发现为约1.3至1.5。结果显示不断变化的表面结构的系统的影响。
2021-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.class-ph
Effect of Surface Grooves on the Static Friction of an Elastic Slider
大量的研究已经证明了表面图案化对于滑动接触的摩擦学性能的修改的有用性。在这里，我们调查的影响，图案化的摩擦学性能的滑块在固体基板。我们表明，根据表面凹槽的数密度，摩擦学性能可以显着改变。低密度的表面图案化导致静摩擦力的减小，而较高密度则削弱这种效果。这种减少与图案化引起的表面应力的不均匀分布有关。我们相信这些发现和方法是相关的技术应用和相关的优化设计。
2016-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Static friction on the fly: velocity depinning transitions of lubricants in motion
滑动周期性基底之间的模型固体润滑剂的拖动速度表现出两个制度之间的相变，分别与量子化和连续的润滑剂质心速度。该转变发生在增加作用于润滑剂上的外部驱动力F_ext的情况下，显示出大的滞后，并且具有静摩擦中的脱钉转变的特征，仅在飞行中发生。虽然在性质上不同，这种现象出现同构的静态奥布里脱钉过渡的弗伦克尔-Kontorova模型，颗粒的作用，现在采取的移动扭结的润滑剂-基板界面。我们提出了在二维光晶格实验中的一种可能实现。
2007-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Control of Static Friction by Designing Grooves on Friction Surface
本研究通过有限元数值模拟和理论分析，揭示了在粘弹性物体摩擦表面设计凹槽可降低有效粘度，从而减小静摩擦系数，并建立了前驱滑移临界面积的标度律。
2023-11-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fracture Mechanics implications for apparent static friction coefficient in contact problems involving slip-weakening laws
我们认为，不同的静摩擦系数和动摩擦系数的接触涉及微滑的行为的影响。Cattaneo和Mindlin的经典解决方案是不变的，如果系数的过渡是突然的，但如果它发生在一些小的滑动距离，解决方案有一些数学上的相似之处，在粘着接触问题的法向牵引。特别是，如果过渡到动态滑移发生在一个足够小的区域，我们可以确定一个'JKR'近似，其中过渡区被压缩到一条线。然后预测剪切牵引中的局部奇异性，其应力强度因子与局部接触压力的平方根和摩擦系数-滑移距离关系的一定积分成比例。我们还可以定义“小规模屈服”标准的等效形式，这使我们能够评估奇异解何时提供了良好的近似。结果的一个后果是，在实验中的力测量确定的静摩擦系数是显着小于在微观尺度上举行的值。
2015-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The impact of static distortion waves on superlubricity
本研究通过机器学习原子间势函数，量化了非公度界面中静态畸变波导致超润滑性失效的机制，并提出了抑制该波形成以降低摩擦系数的设计原则。
2023-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Jamming, Friction and Unsteady Rheology
探讨了颗粒介质、分子玻璃和复杂流体中摩擦和堵塞之间的联系。本文首先回顾了测量摩擦的方式，观察到的结果的类型，以及宏观表面之间接触的几何形状。然后简单的模型的起源静摩擦进行了说明。这些都无法解释宏观物体之间静摩擦的普遍观测。表面粗糙度和化学不均匀性的影响进行了讨论，并示出在我们的三维世界中产生指数弱的静摩擦。相比之下，堵塞的“第三机构”之间存在的大多数表面被证明产生静摩擦，这是符合宏观测量。分子薄流体膜堵塞的实验和模拟研究进行了描述，并与体玻璃化转变的研究。本文的结论是考虑不稳定的粘滑运动时，经常出现的系统变得足够大的应力unjammed。不同类型的粘滑运动的识别，并探讨其起源。
1999-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Frictional Effects in Biomimetic Scales Engagement
鳞片啮合对具有刚性仿生鳞片的弹性基底的非线性弯曲行为有重要贡献。在这封信中，我们调查的作用，摩擦调制的非线性，由于自接触的规模通过分析调查。我们的模型之间的摩擦干库仑型摩擦刚性链接和基板被视为线弹性。结果表明，摩擦效应导致两种可能的锁定机制，即静摩擦锁定和动摩擦锁定。这些锁由于界面行为和几何形状的组合而出现。除了这些极端情况外，还发现摩擦行为会增加结构的刚度。摩擦的这种双重性质既影响系统的运行，又影响其终端极限，导致最大相对摩擦功位于中间摩擦系数处，而不是摩擦极限的极端处。
2015-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Fatigue crack growth in bearing steel under cyclic mode II + static biaxial compression
研究了两种轴承钢在双向压缩和反向剪切条件下的Ⅱ型疲劳裂纹扩展。沿裂纹面观察到许多准正交于主裂纹的断裂分支。平行于主裂纹的压应力阻碍了这些分支的增长，有利于共面模式II裂纹的增长。裂纹面滑动位移分布的DIC测量用于推导$Δ_{\rm KII,eff}$，在主裂纹尖端，使用弹塑性有限元模拟裂纹面摩擦，通过逆方法。摩擦修正的裂纹扩展动力学模式II裂纹扩展在两种钢。
2022-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Friction and Disorder on the Quasi-Static Response of Granular Solids to a Localized Force
对局部力的响应为颗粒固体中不同的应力传递模型提供了灵敏的测试。工程师传统上使用的弹塑性模型受到了理论和实验结果的挑战，这些结果表明应力的波动（双曲线）传播，而不是静态弹性的椭圆方程。数值模拟的二维颗粒系统受到本地化的外力的性质，研究在这些系统中的应力传递作为施加的力的大小，摩擦参数和无序（多分散性）的函数。结果表明，在大型系统（通常认为由工程师），响应是接近各向同性弹性预测，而小系统的响应（或当足够大的力施加）是强烈的各向异性。在后一种情况下，所施加的力引起接触网络的变化，并伴随着摩擦滑动。静摩擦的静摩擦系数越大，响应为弹性的力的范围越宽，各向异性越小。增加多分散性的程度（对于所研究的范围，高达25%）减小弹性响应的范围。这篇文章是以前发表的一封信的延伸[1]。
2007-11-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The dependence of the dry friction threshold on rupture dynamics
两种材料之间的静摩擦系数被认为是一个材料常数。我们目前的实验表明，移动接触块所需的剪切力与法向力的比率可以系统地随外部加载配置的可控变化而变化。摩擦系数和随之而来的应力降的大的变化是紧密联系在一起的粗糙的界面分离的两个块体的破裂动力学的变化。
2011-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Simulations of the kinetic friction due to adsorbed surface layers
本文模拟了两个晶体表面间吸附分子层所引起的动摩擦。吸附层自然地产生摩擦，这与阿蒙顿定律一致，并且对实验中不受控制的参数不敏感。在许多实验系统中，动摩擦力随速度的增加而增加。随势参数和温度的变化遵循静摩擦的变化。通过与汤姆林森模型的类比来理解这种相关性，并用硬球图来解释这种趋势。
2000-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Frictionless bead packs have macroscopic friction, but no dilatancy
本文通过对无摩擦、近刚性珠粒在准静态极限下的均匀剪切填料的数值模拟来说明这一问题。结果符合稳定的OWS在恒定的剪切速率在小的和静态的方法，其中填料的平衡下不断增长的偏应力的限制。内摩擦角在简单剪切中等于5.76 $\pm$ 0.22度，与刚性极限中的平均压力P无关。它被证明是源于稳定的无摩擦接触网络的能力，形成应力诱导的各向异性织物。没有观察到持久的应变局部化。宏观层面上的耗散是由重复的网络重排引起的，就像无摩擦滑块在凹凸表面上的有效摩擦一样。在缓慢或静态剪切系统中，固体分数保持等于随机紧密堆积值0.64。波动的应力和体积观察到回归的大系统的限制，我们得出结论，相同的摩擦法简单剪切适用于大psystem的限制，如果正常的应力或密度是外部控制。将惯性数定义为I = m/（aP），m为颗粒质量，a为颗粒直径，在准静态极限I为零时，内摩擦系数$μ$ = tan和体积1/都随I的幂次增加，其中所有的力学性能都由接触网络几何形状决定。剪切材料的微观结构的特征在于与一个合适的参数化的织物张量和测量的连接和协调数与接触和近邻。
2008-09-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Granular aqueous suspensions with controlled inter-particular friction and adhesion
本研究通过碱性水解制备具有刺激响应表面的PMAA-Na颗粒，结合转鼓测试与AFM表征，揭示了离子价态、pH调控颗粒表面相互作用进而改变悬浮液摩擦与粘附特性的机制，为颗粒悬浮液流变研究提供了灵活平台。
2024-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-monotonic dependence of the friction coefficient on heterogeneous stiffness
微观尺度下摩擦动力学的复杂性使得难以确定其所有控制参数。实际上，剪切弹性体的实验表明，静摩擦系数取决于加载条件、沿界面的实际接触面积和围压。在这里，我们表明，通过一个简单的局部摩擦法的2D Burridge-Knopoff模型的数值模拟，宏观摩擦系数非单调地依赖于系统的体弹性。发生这种情况是因为弹性常数控制的粘滑动力学过程中的破裂前的几何特征，导致四个不同的有序制度，其特征在于不同的取向的破裂前相对于外部剪切方向。我们合理化这些结果通过一个充满活力的平衡参数。
2015-11-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
