接触力学(contact mechanics)是研究两物体因受压相触后产生的局部应力和应变分布规律的学科,1881 年 H.R.赫兹最早
研究了玻璃透镜在使它们相互
接触的力作用下发生的弹性变形。
他假设:①接触区发生小变形。②接触面呈椭圆形。③相接触的物体可被看作是
弹性半空间,接触面上只作用有分布的垂直压力。凡满足以上假设的接触称为赫兹接触。当接触面附近的物体表面轮廓近似为二次抛物面,且接触面尺寸远比物体尺寸和表面的相对曲率半径小时,由赫兹理论可得到与实际相符的结果。在赫兹接触问题中,由于接触区附近的变形受周围介质的强烈约束,因而各点处于三向应力状态,且接触应力的分布呈高度局部性,随离接触面距离的增加而迅速衰减。此外,接触应力与外加压力呈非线性关系,并与材料的弹性模量和泊松比有关。
实际工程中的很多接触问题并不满足赫兹理论的条件 。其根本原因是因为赫兹接触仅仅能概括不完全接触,而且两接触物体均被二维半平面所代替,而实际工程中,所有接触体均为三维物体。另外一些特殊原因也会影响接触结果:例如,接触面间存在摩擦时的滑动接触,两物体间存在局部打滑的滚动接触,因表面轮廓接近而导致较大接触面尺寸的协调接触,各向异性或非均质材料间的接触,弹塑性或
粘弹性材料间的接触,物体间的弹性或非弹性撞击,受摩擦加热或在非均匀温度场中的两物体的接触等。对以上问题的研究已取得不少成果。
后来一些学者比如David.A.Hills, James.R.Baber, J. L. Johnson,Galin等人为接触力学的发展做出了巨大的贡献。但现阶段接触力学还停留在很抽象的阶段,仍然存在着很大的研究价值。