مکانیک هوافضا (Apr 2022)
بررسی اثر چسبندگی بین دو سطح بر کار نیروی اصطکاک و سایش در مقیاس نانو با استفاده از دینامیک مولکولی
Abstract
در این پژوهش، با بهره‌گیری از دینامیک مولکولی اثر چسبندگی بر میزان حذف و جدا شدن مواد در طی فرایند خراش در مقیاس نانو و به روش عددی با کمک آزمون نانو خراش موردمطالعه قرارگرفته است. در این شبیه‌سازی، آزمون خراش با استفاده از یک سری تنظیمات مجازی بر یک زیرلایه صاف با ساختار مکعبی وجوه پر تک‌بلور و یک قلم خراش مخروطی با نوک کروی با عمق‌های خراش 0، 3، 7 و 10 آنگستروم انجام‌شده است. از پتانسیل کلاسیک بین‌اتمی لنارد-جونز برای مدل‌سازی و تنظیم چسبندگی بین اتم‌های قلم و زیرلایه استفاده‌شده است که این چسبندگی‌های در نظر گرفته‌شده از 5 تا 70 درصد قدرت چسبندگی بین‌اتمی اتم‌های آلومینیوم هست. با این کار اثر ماده روانکار بدون مدل‌سازی آن موردبررسی قرار می‌گیرد. باوجوداینکه بررسی تأثیر چسبندگی به‌طور مداوم در مطالعات گذشته صرف‌نظر می‌شده، اما مشاهده‌شده است که در خراش با عمق‌های کمتر، کار چسبان اثر قابل‌توجهی بر کار اصطکاک و سایش خواهد داشت. شایان‌ذکر است که در این مطالعه به دلیل اینکه اثر شکل‌پذیری اصلی‌ترین مکانیسم سایش بوده است، مطابق با مشاهدات تجربی کار اصطکاک و سایش باهم رابطه‌ای خطی دارند.
