Simulação de Ensaio de Indentação para filmes finos de CrAlN utilizando o Método dos Elementos Finitos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pereira, Caio Acciole Pessoa
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/43028
Resumo: Recentemente, uns dos artifícios utilizados para melhorar propriedades tribológicas dos mais variados materiais tem sido a utilização de filmes finos aplicados na superfície a fim de obter melhorias na dureza superficial ou na resistência ao desgaste. Contudo, avaliar as características desses filmes é de suma importância para avaliar as vantagens e desvantagens da utilização dos mesmos. Atualmente, uma das técnicas experimentais para avaliar estes filmes tem sido o ensaio de indentação instrumentada. Todavia realizar estes ensaios em filmes finos pode ser um desafio pelas dificuldades em mensurar as solicitações, as tensões e as deformações em um recobrimento de pequenas dimensões, exigindo, para isso, equipamentos sofisticados e caros. Logo, uma alternativa que surge para avaliar o comportamento não só do filme, mas também do conjugado formado pelo filme e o substrato, tem sido a simulação numérica, mais especificamente Método de Elementos Finitos (MEF). O objeto de estudo foi simular o ensaio de indentação com penetrador esférico num conjugado composto por um filme fino de Nitreto de Cromo Alumínio (CrAlN) depositado em um substrato de aço carbono (AISI4140) a fim de avaliar o comportamento de seu campo de tensões e de deformações. Por fim, também foram avaliados os processos de fratura que ocorrem nesses conjugados. Os resultados obtidos foram comparados com valores experimentais e numéricos existentes na literatura especializada.
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Atualmente, uma das técnicas experimentais para avaliar estes filmes tem sido o ensaio de indentação instrumentada. Todavia realizar estes ensaios em filmes finos pode ser um desafio pelas dificuldades em mensurar as solicitações, as tensões e as deformações em um recobrimento de pequenas dimensões, exigindo, para isso, equipamentos sofisticados e caros. Logo, uma alternativa que surge para avaliar o comportamento não só do filme, mas também do conjugado formado pelo filme e o substrato, tem sido a simulação numérica, mais especificamente Método de Elementos Finitos (MEF). O objeto de estudo foi simular o ensaio de indentação com penetrador esférico num conjugado composto por um filme fino de Nitreto de Cromo Alumínio (CrAlN) depositado em um substrato de aço carbono (AISI4140) a fim de avaliar o comportamento de seu campo de tensões e de deformações. Por fim, também foram avaliados os processos de fratura que ocorrem nesses conjugados. Os resultados obtidos foram comparados com valores experimentais e numéricos existentes na literatura especializada.Recently, one of the devices used to improve tribological properties of various materials has been the use of thin films applied to their surface in order to achieve improvements in surface hardness or wear resistance. Therefore, to assess the characteristics of these films, it is very important to evaluate the advantages and disadvantages of their use and one of the experimental techniques has been the instrumented indentation test. However, performing these tests on thin films can be a challenge because of the difficulties in measuring stresses and deformations in such a small layer, requiring sophisticated and expensive equipment. Thus, an alternative that emerges to evaluate the behaviour of not only the film, but also the conjugate formed by the film and the substrate, has been numerical simulation, more specifically Finite Element Method (FEM). The main of this study was to simulate the spherical indentation test in a conjugate composed of a thin film of Aluminium Chromium Nitride (CrAlN) deposited on a carbon steel substrate (AISI4140) in order to evaluate the behaviour of its stress field deformations. Finally, the fracture processes that occur in these conjugates were also evaluated. The obtained results were compared with experimental and numerical values existing in the specialized literature.Universidade Federal do Rio Grande do NorteUFRNBrasilEngenharia MecânicaAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessFilmes finosThin filmsElementos FinitosEnsaio de IndentaçãoTrinca DifusFinite elementsIndentation testCracking strainSimulação de Ensaio de Indentação para filmes finos de CrAlN utilizando o Método dos Elementos FinitosSimulation of Indentation Test for CrAlN thin films using the finite elements method.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALTCC PRONTO PARA REPOSITORIO.pdfapplication/pdf1276501https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/43028/1/TCC%20PRONTO%20PARA%20REPOSITORIO.pdfa52c8877e8f63f3bb934e22e1a45ce88MD51CC-LICENSElicense_rdfapplication/octet-stream811https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/43028/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52LICENSElicense.txttext/plain762https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/43028/3/license.txte428689918449bd69f843393981e4109MD53TEXTTCC PRONTO PARA REPOSITORIO.pdf.txtExtracted texttext/plain70085https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/43028/4/TCC%20PRONTO%20PARA%20REPOSITORIO.pdf.txtbecd82d4c21185a316eb8be534015aefMD54123456789/430282021-10-05 13:00:27.365oai:https://repositorio.ufrn.br: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ório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2021-10-05T16:00:27Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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