Contact involving soft materials often combines dry adhesion, sliding friction, and large deformations. At the local level, these three aspects are rarely captured simultaneously, but included in the theoretical models by Mergel et al. (2019). We here develop a corresponding finite element framework that captures 3D finite-strain contact of two deformable bodies. This framework is suitable to investigate sliding friction even under tensile normal loads. First, we demonstrate the capabilities of our finite element model using both 2D and 3D test cases, which range from compliant tapes to structures with high stiffness, and include deformable-rigid and deformable-deformable contact. We then provide new results on the onset of sliding of smooth elastomer-glass interfaces, a setup that couples nonlinear material behavior, adhesion, and large frictional stresses. Our simulations not only agree well with both experimental and theoretical findings, they also provide new insights into the current debate on the shear-induced reduction of the contact area in elastomeric contact.


翻译:软材料接触往往结合干粘合物、滑动摩擦和大型变形。 在地方一级,这三个方面很少同时捕捉,但被纳入Mergel等人(2019年)的理论模型中。 我们在此开发一个相应的有限元素框架, 捕捉两个变形体的3D有限边际接触。 这个框架适合调查滑动摩擦, 即使是在抗拉正常负荷下。 首先, 我们用 2D 和 3D 测试案例来展示我们的有限元素模型的能力, 从符合要求的磁带到高度僵硬的结构, 包括变形、 硬化和变形的变形接触。 我们随后提供了滑动平滑的弹性玻璃界面的新结果, 即对夫妇的非线性物质行为、 粘附和大型摩擦压力进行设置。 我们的模拟不仅同意实验和理论结论, 而且还为目前关于弹性接触中接触区域的剪切导致接触区域缩小的辩论提供了新的见解。

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