Interação fluido-estrutura no contato lubrificado entre asperezas e plano rígido via elementos finitos

• Autor(a) principal: Ferraz, Marcus Vinicíus de Souza
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/6693
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA; Superfícies rugosas; Lubrificação; Contato; Descrição lagrangiana-euleriana arbitrária; Métodos dos elementos finitos; Abaqus®; Rough surfaces; Lubrication; Contact; Arbitrary lagrangian-eulerian; Description; Finite elements method; Abaqus®

O conhecimento da topografia das superfícies e uma compreensão da interação entre elas é essencial para qualquer estudo que envolva os fenômenos de atrito, desgaste e lubrificação. O estudo da relação entre o atrito e os parâmetros de rugosidade é um problema difícil e de interesse tanto industrial como acadêmico e trabalhos experimentais e teóricos têm mostrado que uma película de fluido entre duas superfícies rugosas em movimento relativo impede o contato sólido - sólido e pode proporcionar atrito muito baixo e desgaste desprezível. A modelagem matemática utilizada neste trabalho é baseada em modelos clássicos, tais como a equação de Reynolds para a descrição dos fenômenos hidrodinâmicos e as formulações de Hertz (1896) e Greenwood e Williamson (1966) para a modelagem do contato das asperezas entre as superfícies rugosas. Para tratar a complexidade das interações entre o fluido e os pares sólidos contactados, a descrição Lagrangiana-Euleriana Arbitrária é apresentada nesta pesquisa. Através do Método dos Elementos Finitos um modelo tridimensional é gerado no Abaqus ®, a fim de identificar as pressões de contato, as tensões tangenciais e normais resultantes e os coeficientes de atrito decorrrentes do deslizamento entre uma superfície texturizada e lubrificada e um plano rígido (em analogia aos modelos de contato clássicos), cujos perfis de rugosidade são construídos a partir de informações da rugosidade média quadrática de superfícies dentárias. São avaliados também a sensibilidade de alguns parâmetros do lubrificante na determinação do coeficiente de atrito e são propostos modelos com condições de contorno distintas. Entretanto, para a verificação destes últimos busca-se reproduzir qualitativamente o resultado encontrado por Lorentz (2013) na investigação numérica de sistemas tribológicos no regime misto de lubrificação. A metodologia aqui proposta emerge como uma alternativa eficaz no campo da Tribologia, na predição do coeficiente de atrito e outras variáveis pertinentes a um fenômeno ainda pouco compreendido. Realiza-se uma análise de sensibilidade dos parâmetros de modelagem, a fim de identificar como os mesmos afetam consideravelmente o comportamento mecânico na interface de contato.