rateandstatefriksjon

Rate- og tilstandsfriksjon (rate-and-state friksjon) er en friksjonslov som brukes i geofysiske modeller av fault slip og jordskjelv. Den beskriver hvordan friksjonsmotstanden mellom to glidende overflater avhenger av glidhastigheten og en tilstandsvariabel som oppsummerer kontaktens modenhet eller historikk. RSF gir et rammeverk for å forstå både raskt glid og langsom avvik i fjelloverflater under trykk og temperaturforhold som finnes i jordskorpen.

Den generelle formen for friksjonskoeffisienten μ er ofte gitt som μ = μ0 + a ln(v/v0) + b ln(θ/θ0), hvor v er glidhastigheten, θ en tilstandsvariabel, og μ0, v0, θ0 er referanseverdier. Dc betegner en karakteristisk glidavstand som styrer hvordan θ utvikler seg. To vanlige evolusjonslover for θ er:

- aldringsloven (Dieterich): dθ/dt = 1 - (v θ)/Dc

- glideloven (Ruina): dθ/dt = - (v θ)/Dc ln(1 + Dc/(v θ))

Parametrene a og b bestemmer hvordan friksjonen reagerer på hastighetsendringer og på tilstandsvariablens utvikling. Den faste balansen mellom disse uttrykkene avgjør om systemet er stabilt eller viser stick-slip-adferd. Steady-state friksjon under konstant hastighet er μss = μ0 + (a − b) ln(v/v0); derfor fører a − b-verdien til at systemet enten oppfører seg som rate-strengthening (a − b > 0) eller rate-weakening (a − b < 0), noe som er sentralt for å forstå seismisk ustabilitet og jordskjelvprosesser.

RSF brukes blant annet til å modellere plate-tekkning, fault creep, etterglid og skjelvnuklering, men er i stor grad empirisk og avhenger av temperatur, trykk og materialegenskaper. Begrensningene inkluderer skalaoverførbarhet og behov for kalibrering mot laboratorie- og feltdata.