Nowe wiadomości na temat mechanizmów tarcia statycznego i kinetycznego
W ramach projektu CASCADE(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Frictional shear crack dynamics along heterogeneous interfaces), finansowanego ze środków UE, naukowcy przeprowadzili prace doświadczalne i numeryczne, aby uzyskać pełniejszy obraz początku ślizgania oraz, w szczególności, dynamiki ostrych pęknięć wzdłuż heterogenicznych powierzchni rozdziału. Prace rozpoczęto od opracowania, przetestowania i skalibrowania urządzenia optomechanicznego, które monitoruje sprzężenie cierne między szorstkim elastomerem i sztywnym podłożem. W pierwszej kolejności zmierzono dynamikę pola poślizgu przy pomocy kamery o dużej prędkości i systemu cyfrowego przetwarzania obrazu. Następnie przy pomocy segmentacji obrazu zmierzono dynamikę rzeczywistego obszaru styku wzdłuż powierzchni rozdziału. W efekcie urządzenie posłużyło za narzędzie umożliwiające sprawdzenie klasycznego modelu początkowego obciążenia stycznego kontaktu między gładką sztywną sferą i szorstką płaszczyzną z elastomeru. Ponadto, umożliwiło zbadanie wpływu różnych parametrów systemu na wytrzymałość powierzchni rozdziału na tarcie statyczne. Naukowcy zbadali zależność rzeczywistej powierzchni kontaktu od siły stycznej przyłożonej do powierzchni rozdziału. Badali też wpływ grubości miękkiej powłoki stałej osadzanej na sztywnym podłożu i doszli do wniosku, że wbrew powszechnemu przekonaniu wytrzymałość na ścinanie nie jest stałą materiałową. Działania eksperymentalne uzupełniono modelowaniem. Zespół opracował wieloskalowy model umożliwiający poznanie mechanizmów dynamiki zerwania wielostykowej powierzchni rozdziału. Przy pomocy tego modelu naukowcy mogli po raz pierwszy odtworzyć przejście szybkiej do anormalnie wolnej propagacji czoła wzdłuż powierzchni rozdziału. Modelowanie pozwoliło też na sklasyfikowanie różnych typów możliwych czół ostrych pęknięć i dostarczyło ważnych informacji na temat mechanizmów wyboru prędkości czoła. Podsumowując, prace doświadczalne i modelowanie przeprowadzone w ramach projektu CASCADE umożliwiły dokładniejsze poznanie mechanizmów przejścia od tarcia statycznego do kinetycznego.
