任意空间变化FGM滑动摩擦接触力学的多层模型研究

本文主要探讨了"二维摩擦滑动接触力学在具有任意空间变异性功能梯度材料（Functionally Graded Materials, FGMs）中的应用"。由柯燎亮和汪越胜两位作者在 Institute of Engineering Mechanics, Beijing Jiaotong University 提出的研究，针对这类特殊的材料特性，他们发展了一种多层介质模型来处理这种复杂情况。 首先，研究者认识到功能梯度材料的弹性模量并非均匀，而是随着空间位置的改变呈现出连续但分段线性的特性。因此，他们将FGM分解为多个子层，每层内的剪切模量被视为线性函数，而泊松比则假设为常数。这种划分方法使得理论分析更加精确，能够捕捉到材料性质随深度的变化对力学行为的影响。 在接触区域，摩擦力被假定为库仑摩擦类型，这是滑动摩擦的一个经典假设，它考虑了摩擦系数恒定且与相对速度无关。通过这种方法，研究者得到了垂直于FGM层表面集中力的基本解，这对于理解和预测实际接触过程中的力分布至关重要。 接着，作者将注意力转向了更具挑战的问题——功能梯度涂层半空间的滑动摩擦接触问题。他们采用传递矩阵法（Transfer Matrix Method），这是一种解决多体系统动态响应的有效工具，以及傅里叶积分变换，将复杂的几何形状转化为解析可处理的形式。这种方法允许他们对接触应力、位移和摩擦力等关键物理量进行深入分析，从而揭示了空间变异性对接触性能的显著影响。 这篇首发论文在功能梯度材料的滑动摩擦接触力学领域取得了重要的理论突破，不仅为理解此类材料在工程实践中的接触行为提供了新的数学框架，也为未来设计和优化功能梯度结构提供了有力的理论支持。通过这一研究，我们可以更好地控制和预测这些材料在滑动摩擦条件下的性能，对于航空、航天、汽车等领域有着广泛的应用潜力。