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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States
Title: Utilização do Método dos Elementos Finitos na determinação de campos de tensões em corpos revestidos
Alternate title (s): Using the Finite Element Method to determine stress fields in coated bodies
Author: Medeiros, Julliana de Paula
First Advisor: Mello, José Daniel Biasoli de
First member of the Committee: Rade, Domingos Alves
Second member of the Committee: Sinatora, Amílton
Summary: A utilização de materiais revestidos em componentes mecânicos é uma alternativa importante e, cada vez mais usual para a redução dos níveis de desgaste destes componentes. No contato mecânico são gerados campos de tensões cujos níveis de intensidade podem conduzir à ativação de algum mecanismo de no corpo revestido. Estes mecanismos podem ser, basicamente, por microtrincamento, perda de aderência ou deformação plástica. Estudam-se, neste trabalho, os campos de tensões induzidos em um material revestido quando este é indentado por um penetrador esférico utilizando o método dos elementos finitos por meio do aplicativo ANSYS®5.0. A camada de revestimento é considerada mais rígida que o substrato e a resistência à perda de aderência na interface é infinita. Inicialmente, foi realizada a validação do modelo proposto, confrontando-se os resultados obtidos pela análise por elementos finitos com os resultados fornecidos pela teoria clássica de Hertz. Com o modelo validado, foi estudada a influência da espessura do revestimento sobre os campos de tensões induzidos no corpo revestido e, consequentemente, sobre os mecanismos de falha atuantes. A influência do atrito na interface de contato também fo i analisada. Observou-se que o atrito contribuiu significativamente para a redução das amplitudes de tensões trativas superficiais ao longo de toda a faixa de espessuras. Foi constatado que, de modo geral, os campos de tensões induzidos no corpo revestido são sensíveis à espessura da camada de revestimento adicionada, exceto para revestimentos extremamente finos. Para revestimentos mais rígidos que o substrato, percebe-se que a resistência à deformação do material revestido é aumentada. Além disso, o aumento da espessura do revestimento conduz à ocorrência de processos de falha, preferencialmente, no interior do revestimento, em detrimento dos mecanismos interfaciais, cuja atuação depende apenas das propriedades mecânicas do substrato.
Abstract: The use o f coatings has been a valuable practical procedure aiming the reduction o f the wearing o f mechanical components. Nevertheless, the high stress levels which generally appear when bodies are put into contact can lead to the failure o f the coated member. These mechanisms can be by microcracking, loss o f adherence and plastic deformation. This work addresses the determination o f stress distributions arising when a plane coated specimen is acted upon by a spherical penetrador, by using finite element analysis. The coating is supposed to be stiffer than the substrate. Furthermore, a perfect adherence between these two components is assumed. The finite element model is first validated by checking the obtained stress distributions against those provided by the classical Hertz theory. In the sequence, the influence o f the coating thickness upon the stress distributions and also upon the nature o f the failure mechanisms o f the composite specimen is examined. The effect o f friction on the contact interface is also considered. The numerical results show that, in general, the performance o f the composite specimen is very sensitive to the coating thickness, except for extremely thin coatings. It is found that the increase in the coating thickness leads to failure mechanisms which are likely to act inside the coating layer rather than in the interface coating-substrate. It is also found that friction is responsible fo r significant reduction o f tensile stresses on the specimen surface, fo r the whole range o f coating thickness examined.
Keywords: Revestimentos
Coatings
Mecânica do contato
Contact mechanics
Método dos Elementos Finitos
Finite Element Method
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: MEDEIROS, Julliana de Paula. Utilização do Método dos Elementos Finitos na determinação de campos de tensões em corpos revestidos. 1996. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.1996.12
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.1996.12
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/26997
Date of defense: 1996
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