Estudo sobre o domínio de aplicação de soluções analíticas para o problema de contato entre cilindros sob condições de fretting utilizando o ABAQUS

Abstract

O termo fretting denota um movimento oscilatório de pequena amplitude (normalmente da ordem de microns) entre duas superfícies em contato submetidas a um carregamento normal. Em problemas reais de engenharia, esse movimento pode ser causado por vibração ou por um carregamento cíclico e é responsável pela nucleação prematura de trincas. Quando combinado a uma tensão remota de fadiga, o processo passa a ser conhecido como fadiga por fretting e resulta em uma redução na vida em fadiga do componente. Neste trabalho utiliza-se o software de elementos finitos ABAQUS para avaliar as limitações da solução analítica fundamentada nas teorias de Hertz, Mindlin, Muskhelishvili e Hills & Nowell em problemas reais de contato entre cilindros elasticamente similares tanto sob condições de fretting quanto de fadiga por fretting. O modelo em estudo é baseado nos ensaios conduzidos no Laboratório de Ensaios Mecânicos da Universidade de Brasília e os resultados numéricos obtidos com o ABAQUS serão comparados à solução analítica do problema. O trabalho contém também um tutorial nos anexos mostrando o passo-a-passo da modelagem utilizando o ABAQUS. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Fretting means a small amplitude (normally on the order of microns) oscillatory movement between two surfaces in contact under normal loading. In real engineering problems, this movement may be caused by vibration or by cyclic loading and leads to premature crack initiation. When combined with a bulk fatigue load, the process is known as fretting fatigue and it reduces the component’s fatigue life. In this study the suite of sotware applications for Finite Element Analysis ABAQUS is used to analize the limitations of the analytical solution based on the theories from Hertz, Mindlin, Muskhelishvili and Hills & Nowell in solving real problems of elastically similar cylinders under fretting and fretting fatigue. The target model is based on tests conducted at the Laboratory for Mechanical Tests at Universidade de Brasília and the numerical results obtained with ABAQUS are compared to the problem’s analytical solution. This report also encloses a step-by-step tutorial of the modeling with ABAQUS.