Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh Giá Toàn Diện Độ Ma Sát Của Cơ Khí Vi Mạch Trong Khung Cảnh Lý Thuyết Tốc Độ-Trạng Thái: Lý Thuyết Và Xác Thực
Tóm tắt
Các thông số mô hình được trích xuất từ kết quả thí nghiệm trong một bài báo hỗ trợ (Shroff và de Boer trong Tribol Lett 63(3):31, 2016) theo lý thuyết ma sát tốc độ-trạng thái. Lý thuyết nhiễu loạn và mô hình không gian trạng thái được sử dụng để so sánh các dự đoán cho đường bifurcation trượt-dính với kết quả thí nghiệm sử dụng các thông số đã trích xuất này. Đường này được dự đoán tốt trong không gian k/Nᵦ - vₚ. Hành vi trung bình của các dao động trượt-dính tương đồng tốt với các mô phỏng trong không gian trạng thái. Chúng tôi ước lượng chiều dài bộ nhớ dₕ bằng cách sử dụng mô hình không gian trạng thái và nhận thấy rằng nó nằm giữa chiều dài chuỗi đơn và đường kính trung bình của điểm nhô. Công trình này chỉ ra rằng lý thuyết tốc độ-trạng thái mở rộng từ quy mô µm đến quy mô nm trong tình huống có ít tiếp xúc.
Từ khóa
#ma sát #lý thuyết tốc độ-trạng thái #mô hình không gian trạng thái #dao động trượt-dínhTài liệu tham khảo
Heslot, F., Baumberger, T., Perrin, B., Caroli, B., Caroli, C.: Creep, stick-slip, and dry-friction dynamics: experiments and a heuristic model. Phys. Rev. E 49(6), 4973 (1994)
Shroff, S.S., de Boer, M.P.: Full assessment of micromachine friction within the rate-state framework: experiments. Tribol. Lett. 63(3), 31 (2016). doi:10.1007/s11249-016-0718-3
Dieterich, J.H., Kilgore, B.D.: Direct observation of frictional contacts: new insights for state-dependent properties. Pure Appl. Geophys. 143(1–3), 283–302 (1994)
Carlson, J.M., Batista, A.A.: Constitutive relation for the friction between lubricated surfaces. Phys. Rev. E 53(4), 4153 (1996)
Lim, Y.F., Chen, K.: Dynamics of dry friction: a numerical investigation. Phys. Rev. E 58(5), 5637 (1998)
Shroff, S.S., Ansari, N., Ashurst, W.R., de Boer, M.P.: Rate-state friction in microelectromechanical systems interfaces: experiment and theory. J. Appl. Phys. 116(24), 244902 (2014)
Srinivasan, U., Houston, M.R., Howe, R.T., Maboudian, R.: Alkyltrichlorosilane-based self-assembled monolayer films for stiction reduction in silicon micromachines. J. Microelectromech. Syst. 7(2), 252–260 (1998)
Yoshizawa, H., Chen, Y.L., Israelachvili, J.: Fundamental mechanisms of interfacial friction. 1. Relation between adhesion and friction. J. Phys. Chem. 97(16), 4128–4140 (1993)
Yoshizawa, H., Israelachvili, J.: Fundamental mechanisms of interfacial friction. 2. Stick-slip friction of spherical and chain molecules. J. Phys. Chem. 97(43), 11300–11313 (1993)
Ruina, A.: Slip instability and state variable friction laws. J. Geophys. Res. 88(B12), 10359–10370 (1983)
Ruina, A.: Stability of steady frictional slipping. J. Appl. Mech. 50, 343–349 (1983)
Drummond, C., Israelachvili, J.: Dynamic behavior of confined branched hydrocarbon lubricant fluids under shear. Macromolecules 33(13), 4910–4920 (2000)
De Wit, C.C., Olsson, H., Astrom, K.J., Lischinsky, P.: A new model for control of systems with friction. IEEE Trans. Autom. Control 40(3), 419–425 (1995)
Dieterich, J.H.: Modeling of rock friction: 1. Experimental results and constitutive equations. J. Geophys. Res. 84(B5), 2161–2168 (1979)
Scholz, C.H.: The Mechanics of Earthquakes and Faulting. Cambridge University Press (2002)
Sniegowski, J.J., de Boer, M.P.: IC-compatible polysilicon surface micromachining. Annu. Rev. Mater. Sci. 30(1), 299–333 (2000)
Corwin, A.D., de Boer, M.P.: Effect of adhesion on dynamic and static friction in surface micromachining. Appl. Phys. Lett. 84(13), 2451–2453 (2004)
Ben-David, O., Rubinstein, S.M., Fineberg, J.: Slip-stick and the evolution of frictional strength. Nature 463(7277), 76–79 (2010)
Kosterin, L., Kragelskii, I.: Relaxation oscillations in elastic friction systems. ASME 12, 111–134 (1960). (Friction and Wear in Machinery)
Gu, J.-C., Rice, J.R., Ruina, A.L., Tse, S.T.: Slip motion and stability of a single degree of freedom elastic system with rate and state dependent friction. J. Mech. Phys. Solids 32(3), 167–196 (1984)
Bar-Sinai, Y., Spatschek, R., Brener, E.A., Bouchbinder, E.: On the velocity-strengthening behavior of dry friction. J. Geophys. Res. Solid Earth 119(3), 1738–1748 (2014)
Kiely, J., Houston, J.: Contact hysteresis and friction of alkanethiol self-assembled monolayers on gold. Langmuir 15(13), 4513–4519 (1999)
Persson, B.N.: Contact mechanics for randomly rough surfaces. Surf. Sci. Rep. 61(4), 201–227 (2006)
Rubinstein, S.M., Cohen, G., Fineberg, J.: Detachment fronts and the onset of dynamic friction. Nature 430(7003), 1005–1009 (2004)
Gee, M.L., McGuiggan, P.M., Israelachvili, J.N., Homola, A.M.: Liquid to solidlike transitions of molecularly thin films under shear. J. Chem. Phys. 93(3), 1895–1906 (1990)
Bhushan, B., Israelachvili, J.N., Landman, U.: Nanotribology: friction, wear and lubrication at the atomic scale. Nature 374(6523), 607–616 (1995)
Grillo, S., Ducarroir, M., Nadal, M., Tournie, E., Faurie, J.: Nanoindentation of Si, GaP, GaAs and ZnSe single crystals. J. Phys. D Appl. Phys. 36(1), L5 (2003)
Tuck, K., Jungen, A., Geisberger, A., Ellis, M., Skidmore, G.: A study of creep in polysilicon MEMS devices. J. Eng. Mater. Technol. 127(1), 90–96 (2005)
Tas, N., Wissink, J., Sander, L., Lammerink, T., Elwenspoek, M.: Modeling, design and testing of the electrostatic shuffle motor. Sens. Actuators A 70(1), 171–178 (1998)
Tas, N., Gui, C., Elwenspoek, M.: Static friction in elastic adhesion contacts in MEMS. J. Adhes. Sci. Technol. 17(4), 547–561 (2003)
Corwin, A.D., de Boer, M.P.: Frictional aging and sliding bifurcation in monolayer-coated micromachines. J. Microelectromech. Syst. 18(2), 250–262 (2009)