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微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)作為整個(gè)微/納技術(shù)的一個(gè)重要科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，它將微型機(jī)構(gòu)、微驅(qū)動(dòng)器、微電源、微傳感器和控制電路等集于一體，具有體積小、能耗低、集成度和智能化高等一系列優(yōu)點(diǎn)，微機(jī)電系統(tǒng)在先進(jìn)制造、航空航天、軍事、信息和生物等高技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的發(fā)展應(yīng)用潛力。但是，隨著微機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展，微尺度接觸問題成為MEMS技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵性問題，MEMS器件接觸過程中容易引發(fā)粘附、摩擦和磨損，不僅使器件的性能受到嚴(yán)重的影響，甚至動(dòng)作失效，而且在微構(gòu)件的制造中，接觸問題是造成廢品率的重要因素。與宏觀接觸行為相比，在微機(jī)電系統(tǒng)中，接觸行為的研究更為重要，因?yàn)槠渲苯雨P(guān)系到微機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用壽命等諸多方面，下面將對(duì)有限元分析中的接觸行為進(jìn)行介紹。
另外，對(duì)宏觀接觸而言，兩接觸表面并非理想的絕對(duì)光滑表面，表面常具有一定的粗糙度，而非原子級(jí)光滑，這樣宏觀接觸都要?dú)w結(jié)于原子尺度的微觀接觸。當(dāng)兩個(gè)固體表面接觸時(shí)，由于接觸的表面凹凸不平，實(shí)際接觸發(fā)生在微凸體(也稱粗糙峰)之間，為便于研究，通常采用三種微凸體模型，即球形、拋物線形和圓柱形。其中，球形微凸體模型是比較廣泛采用的一種研究模型。所有固體表面都是由很多粗糙峰組成的，粗糙峰可看作微小的球體。可見，球面少面接觸模型是研究接觸問題的基礎(chǔ)。
由于微尺度接觸發(fā)生于微觀接觸部位，并且伴隨著高應(yīng)力和變形，接觸機(jī)理復(fù)雜，目前這一類問題的研究工作主要是基于實(shí)驗(yàn)的總結(jié)和簡(jiǎn)單理論模型的表述。微尺度球面和平面接觸的過程，當(dāng)接觸尺度減小到nm量級(jí)時(shí)，表面接觸作用發(fā)生在微小區(qū)域，用實(shí)驗(yàn)的方法難以研究接觸過程的狀態(tài)變化和各項(xiàng)參數(shù)。
近幾十年，數(shù)值解法的興起，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，為工程領(lǐng)域提供了一系列有實(shí)用價(jià)值的數(shù)值方法，如有限元法、無網(wǎng)格法、邊界元法和有限差分法等，大大地促進(jìn)了接觸問題研究工作的發(fā)展，特別是有限元方法的出現(xiàn)，接觸問題的數(shù)值求解以有限元離散化為基礎(chǔ)，沿著迭代法和數(shù)學(xué)規(guī)劃法兩個(gè)方向發(fā)展。
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