非均匀材料的粘着接触及对污损生物附着影响的力学初探

很多海洋生物借助一定附着工具能够附着在海洋中一切坚硬物体（如船体、海洋平台、近海岸构筑物等），并带来不利影响，形成海洋污损。由于国际海洋组织有关禁止使用有污染涂层的公约已生效，探索污损生物的附着机制并研究发展新型防污涂层，是各沿海国家的当务之急。因此，本项目旨在建立分析模型以便模拟材料力学性质在一定方向上可任意变化的非均匀材料，进而以贻贝和藤壶等我国海域常见的污损生物附着为背景，研究非均匀材料和结构的粘着接触行为，着重讨论力学性质非均匀性和粗糙表面与接触面积和剥离力等对实际问题具有重要意义的物理量之间的定量关系，从而确定为实现最弱粘着强度所需要的力学性质非均匀性指标和表面粗糙度。该项目的研究一方面可从力学的角度揭示污损生物的附着机制，论证梯度材料作为防污涂层的可行性，并给出其优化设计参数，为新型防污涂层的合理设计提供力学方面的参考依据，另一方面也可加深对非均匀材料粘附磨损机制的认识与理解。

本项目主要针对藤壶和贻贝等污损生物的附着工具具有力学非均匀性特点，建立了考虑相应力学非均匀性的附着力学模型，揭示了力学非均匀性对剥离力或脱粘力的影响。考虑了污损生物附着过程中因残余应变可能引起的滑移，并以此为契机，研究了黏着接触中切向载荷下的滑移及对接触尺寸的影响以及细丝的屈曲失稳. 此外还利用数字图像相关技术，从实验上探讨了它们附着的重要对象——岩石的压缩破坏机理，提出了压缩劈裂破坏的力链失稳机理。基于本项目研究，目前已发表（含接收）SCI论文5篇，会议论文4篇，会议摘要5个。参加国内外学术交流和会议10多次，并支持了6名研究生的课题研究，其中已毕业博士生1名，在读博士生2名，已毕业硕士生2名，在读硕士生1名。