Surface roughness as a critical parameter for frictional sliding instability: Experiments and modelling

2026

Жабық қол жеткізу Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.1080/15376494.2026.2636996
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Frictional sliding instability, commonly manifested as stick-slip, is of broad interest in seismology, physics, chemistry, and engineering. Although surface roughness is recognized as a key factor influencing the transition from steady sliding to stick-slip, its precise role in controlling frictional stability remains unresolved. Here, we investigate this transition using complementary friction experiments and a minimal Maxwell-slip ensemble model. PMMA plates with systematically varied roughness were subjected to normal and subsequent shear loading. The model represents the interface as independent mass-spring units governed by Coulomb friction and driven at constant velocity, with roughness incorporated probabilistically through a beta distribution of initial block positions, whose standard deviation serves as a quantitative roughness measure. Experiments and simulations show consistent trends: smoother surfaces exhibit stick-slip behavior, whereas rougher surfaces promote steady sliding. In the model, steady sliding arises from asynchronous block slip, while stick-slip corresponds to synchronous collective motion across the interface. A statistically defined critical parameter governs a sharp transition between these regimes and maps directly onto the experimentally observed roughness threshold. These results establish a mechanistic link between microscale interface disorder and macroscopic sliding stability, demonstrating that surface roughness can act as a governing parameter of frictional instability.