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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29267| ORCID: |  http://orcid.org/0000-0001-9605-0536 |
| Document type: | Dissertação |
| Access type: | Acesso Aberto |
| Title: | Análise de tensões e deformações em sólidos texturizados e revestidos |
| Alternate title (s): | Stress and strain analysis in patterned and coated solids |
| Author: | Evangelista, Isabela Costa Salmen |
| First Advisor: | Oliveira, Sonia Aparecida Goulart de |
| First coorientator: | Murray, Henara Lillian Costa |
| Summary: | Materiais multicamadas são frequentemente utilizados para melhorar as propriedades tribológicas de regiões de contato. Estudos sugerem que introduzir texturizações superficiais específicas nesses componentes, não só podem manter um baixo coeficiente de atrito, como também podem prolongar substancialmente a vida útil do revestimento. Diferentes testes tribológicos comprovam a eficiência da texturização superficial nos aspectos de desgaste e atrito, mas pouco é conhecido sobre o comportamento dos campos de tensão e deformação desses materiais. Devido à complexidade destas análises, os métodos numéricos auxiliam na previsão e estudo desses comportamentos. Este trabalho tem como objetivo analisar os campos de tensão e deformação, através do Método de Elementos Finitos, de um sólido revestido e texturizado superficialmente com bolsos circulares, e avaliar a influência de alguns parâmetros geométricos neste comportamento. A texturização é composta por bolsos circulares com duas relações de diâmetro/profundidade, uma de 100/10 μm e outra com 200/20 μm e densidade de área texturizada mantida entre 20 e 30%. O material é composto de um substrato de aço de baixo carbono ABNT 1020, revestido com uma camada de nitreto de cromo (CrN) de 3,24 μm de espessura e recoberto por uma camada de DLC de espessura igual a 0,58 μm. Foram realizadas diversas análises elastoplásticas em elementos finitos de um contato normal com amostras com superfícies lisa, texturizada e, texturizada e revestida para verificar a transição de comportamento para os diferentes cenários. As simulações foram realizadas com o software ABAQUS®, e os resultados foram analisados com base nos campos de tensões e deformações. Os resultados evidenciam que a presença da texturização aumenta os valores das tensões e deformações plásticas nos componentes, bem como gera regiões de concentração de tensão. Os componentes texturizados e revestidos apresentaram elevados valores de tensão, com menores deformações plásticas no substrato, que é protegido pelo revestimento. E a texturização com relação diâmetro/profundidade de 200/20 μm exibiu melhores resultados, apresentando valores inferiores de tensões e deformações comparada a outra configuração analisada. |
| Abstract: | Multilayered media are often used to enhance tribological properties in contact regions. Studies show that the presence of some patterns in the surface of the components, not only can low the friction coefficient but also can increase the lifespan of the layers. Many tribological tests prove the efficiency of the surface pattern, however, relatively few studies discuss the stress and strain fields of those materials. Since these analyses take a lot of effort and are very complex, numerical methods are very useful to help the analyses of those behaviours. This study aims to investigate the influence of the textured surfaces, coated and uncoated, in the stress and strain fields, due to a spherical indentation, using Finite Elements Method , and also the inlfuence of some geometric parameters. The patterned surface exhibits circular pockets regularly distributed in the surface with a density of 25% of the total area with two configurations, one with the ratio diameter/depth of 100/10 μm another with 200/20 μm. The solid is made of low carbon steel, coated with a chromium nitride (CrN) with 3.24 μm thickness, covered with a layer of diamond-like carbon (DLC) with 0.58 μm thickness. Several elastic-plastic finite element analysis of a sphere in normal contact with a flat, patterned and patterned and coated media were conducted in order to verify the transition of behaviour between the different scenarios. The simulations were performed with ABAQUS®, and the results are presented for the stress and deformation fields. Results shows that the pattern enhance the stress and deformation, as well create regions of stress concentration. The textured layered solid presented high values of stress with less plastic deformation in the substrate, which is protected by the layers. And the texture with the ratio diameter/depht of 200/20 μm exhibited better results, showing lower values for stress and plastic deformation when compared with the other geometry analysed. |
| Keywords: | Texturização Superficial Patterned Surface Revestimentos Tribológicos Tribological Coatings Campos de Tensão e Deformação Stress and Strain Fields Método dos Elementos Finitos Finite Elements Method |
| Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::ANALISE DE TENSOES |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
| Quote: | EVANGELISTA, Isabela Costa Salmen. Análise de tensões e deformações em sólidos texturizados e revestidos. 2017. 73 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2019.74 |
| Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2019.74 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29267 |
| Date of defense: | 11-Aug-2017 |
| Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
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