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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Simulação de microindentação de material multicamada pelo método dos elementos finitos
Other Titles: Simulation of a multilayered material microindentation by finite element method
metadata.dc.creator: Felice Neto, Fábio Raffael
metadata.dc.contributor.advisor1: Oliveira, Sônia Aparecida Goulart de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Costa, Henara Lillian
metadata.dc.contributor.referee1: Araújo, Cleudmar Amaral de
metadata.dc.contributor.referee2: Duarte, écio Naves
metadata.dc.description.resumo: Materiais multicamadas são amplamente utilizados para melhorar as propriedades tribológicas de componentes mecânicos. Uma forma de se mensurar propriedades mecânicas de materiais multicamadas é através do ensaio de indentação, que apesar de ser largamente utilizado na determinação de propriedades, não permite a análise de campos de tensão no material multicamada. Devido à natureza do problema, os métodos numéricos, como o Método dos Elementos Finitos (MEF), são de grande utilidade na análise dos campos de tensão e deformação em componentes revestidos. Este trabalho teve por objetivo determinar, usando o MEF, espessuras dos revestimentos que retardem o aparecimento de trincas e a delaminação de um material multicamadas, assim como analisar a influência da profundidade de indentação na resposta do ensaio. O material é composto por uma camada mais externa de carbono tipo diamante (Diamond-like Carbon - DLC), uma camada de Nitreto de Cromo (CrN) e um substrato de aço baixo carbono ABNT 1020. Foram simuladas 49 diferentes espessuras, com 7 espessuras para cada um dos revestimentos, conforme as possibilidades de fabricação e baseado em um planejamento. Estas espessuras mais favoráveis foram escolhidas com base em dois critérios objetivos: i. Maximizar a distância das tensões máximas de cisalhamento e radial das interfaces entre os materiais, para dentro da camada de CrN, e ii. Minimizar o valor da tensão máxima radial localizada dentro da camada composta por DLC. Para analisar a influência da profundidade de indentação foram feitas 5 simulações, com diferentes profundidades de indentação. Nas simulações foi utilizado o Método dos Elementos Finitos Explícito, com auxílio do software STAMPACK®.
Abstract: Multilayered materials are widely used to improve the tribological properties of mechanical components. One way of measuring mechanical properties of multilayered materials is by indentation testing, which despite being widely used for the determination of properties, does not allow the analysis of stress fields inside the multilayered material. Due to the nature of the problem, numerical methods such as the Finite Element Method (FEM) are very useful in the stress and strain fields analysis on coated parts. This study aimed to determine, using FEM, thicknesses of coatings that delay the appearance of cracks and delamination of a multilayered material, as well as analyze the influence of the indentation depth in the test response. The material is composed of an extern layer of Diamond-like Carbon (DLC), a nitride chromium layer (CrN) and a low carbon steel ABNT 1020 substrate. Forty nine (49) models of different thickness were simulated, with 7 thickness for each coating, according to manufacturing possibilities and planning. These thicknesses were chosen based on two objective criteria: i. Maximize the distance of the maximum shear and radial stresses from the material interfaces, into the CrN layer, and ii. Minimize the maximum radial stress within the DLC layer. To analyze the influence of indentation depth were made five simulations with different depths of indentation. The simulation used the Explicit Finite Element Method, with the software STAMPACK®.
Keywords: Método dos elementos finitos
Indentação
Material multicamada
Finite element method, indentation, multilayered material
Materiais compostos
Método dos elementos finitos
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: FELICE NETO, Fábio Raffael. Simulation of a multilayered material microindentation by finite element method. 2012. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14916
Issue Date: 6-Sep-2012
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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