在最近的一項(xiàng)研究中，壓力變送器的研究人員使用高性能計(jì)算機(jī)模擬來了解在將兩種材料摩擦在一起時(shí)表面粗糙度如何變化。

    研究人員的研究結(jié)果提供了對(duì)磨損和摩擦機(jī)制的更好理解，對(duì)從工程學(xué)到構(gòu)造斷層分析的應(yīng)用具有重要意義。

    表面磨損是指當(dāng)一對(duì)表面彼此接觸時(shí)材料損失的過程。這個(gè)概念具有相當(dāng)大的健康，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)后果 - 想象一下移動(dòng)車輛排出的細(xì)顆粒。此外，甚至可以在所有層面上看到，從納米尺度到構(gòu)造斷層的規(guī)模，都有鑿巖形成。雖然存在許多磨損機(jī)制，但已知粘合劑類型是最常見的一種。當(dāng)兩個(gè)表面（例如，兩個(gè)相同的金屬片）相互摩擦并粘在一起時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。

    表面粗糙度是影響磨損機(jī)制的參數(shù)之一。更深入地了解壓力變送器的磨損過程中表面粗糙度如何變化將增強(qiáng)對(duì)這種機(jī)制的控制。這可能導(dǎo)致溫室氣體排放，能源消耗和費(fèi)用的大幅減少。

 

    前所未有的模擬
    在壓力變送器L的計(jì)算固體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室（LSMS），研究人員采取了朝這個(gè)方向邁出的重要一步。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)數(shù)字化地復(fù)制了表面粗糙度隨時(shí)間發(fā)生變化的情況，其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相關(guān)。它們的持續(xù)時(shí)間使它們的模擬區(qū)別開來：使用壓力變送器L開發(fā)的技術(shù)，LSMS科學(xué)家在很長一段時(shí)間內(nèi)成功地模擬了這些機(jī)制。這意味著，他們能夠捕獲整個(gè)過程 - 從第一個(gè)幾何到最后一個(gè)分形幾何。研究人員的研究結(jié)果已于2019年3月8 日在網(wǎng)站上報(bào)道。

    這是壓力變送器的研究人員進(jìn)行的第三次粘著磨損研究。他們于2016年在Nature Communications報(bào)道的最初研究應(yīng)用數(shù)字模擬來闡明如何通過粘合劑磨損產(chǎn)生細(xì)小顆粒。在2017年早些時(shí)候，研究人員進(jìn)一步進(jìn)行了他們的模擬實(shí)驗(yàn)，另一項(xiàng)研究報(bào)告在美國國家科學(xué)院院刊中報(bào)道，可以預(yù)測這些顆粒的大小，形狀和體積。

    圖片不完整
    調(diào)查人員還沒有完全理解磨損的物理基礎(chǔ)，工程師仍然需要針對(duì)個(gè)別情況進(jìn)行臨時(shí)實(shí)驗(yàn)。然而，眾所周知的是，通常由磨損表面表現(xiàn)出典型的分形形態(tài)，稱為自仿射。這種自仿射形態(tài)具有一定的重要特征，無論其規(guī)模和材料如何，其起源仍然未知。

    關(guān)于表面粗糙度隨時(shí)間的變化如何發(fā)生的研究并不多，而且它已經(jīng)在很大程度上是實(shí)驗(yàn)性的。一個(gè)實(shí)驗(yàn)限制是，由于碎片的形成，很難跟蹤摩擦過程中表面形態(tài)的變化。為解決這個(gè)問題，該團(tuán)隊(duì)使用了他們的數(shù)值模擬，這些模擬提供了連續(xù)的信息流。

    強(qiáng)大的數(shù)值模擬
    在未來幾天，壓力變送器的研究人員希望通過在對(duì)行業(yè)有重要意義的材料的3D模型上使用他們的模擬方法來研究粘著磨損的起源。