Simulation of normal impact of micron-sized particle with elastic-plastic contact

Abstract

Central impact of a particle at deformable substrate was investigated numerically. The micron-sized particle presents a sphere with the radius R = 0.6 mu m. The nonlinear-dissipative contact model with adhesion was developed to model central impact forces. Deformation behaviour is described by elastic-plastic contact model with loading and unloading. Damping was described by the nonlinear Tsuji model. The load-dependent detachment is of nonlinear character. The problem was solved by the Discrete Element Method. Different dissipation mechanisms were examined. Numerical results are compared with published experiment results.

Straipsnyje aprašytas skaitiškai tirtas normalinis dalelės smūgis į deformuojamą pagrindą. Mikroskopinio dydžio dalelė yra R = 0.6 µm spindulio sfera. Netiesinis disipacinis kontaktas formuojamas centrinio smūgio jėgų modelyje. Deformacija aprašyta tampriai plastiniu kontakto modeliu, apkraunant ir nukraunant. Slopinimas aprašytas netiesiniu Tsuji modeliu. Nuo apkrovimo priklausantis atsiskyrimas - netiesinis. Uždavinys sprendžiamas diskrečiųjų elementų metodu. Buvo tirti skirtingi disipaciniai mechanizmai. Skaitiniai rezultatai lyginami su eksperi-mento duomenimis. Parodyta, jog atsistatymo koeficiento sklaida gali būti įvertinta įvairiais disipaciniais mechanizmais.