La disipación de energía por fricción en contactos de deslizamiento parcial de sólidos elásticos graduados de ley de potencia axisimétricos bajo cargas tangenciales oscilantes: efecto de la geometría y la graduación en profundidad
Autores: Wilhayn, Josefine; Heß, Markus
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Desarrollo
Fabricación aditiva
Materiales graduados funcionalmente
Problemas de contacto
Módulo de Young
Energías de fricción
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Debido al rápido desarrollo de la fabricación aditiva, un número creciente de componentes en ingeniería mecánica están hechos de materiales graduados funcionalmente. En comparación con los materiales convencionales, presentan propiedades mejoradas en términos de resistencia, térmica, desgaste o resistencia a la corrosión. Sin embargo, debido a las propiedades variables del material, especialmente el tipo de gradiente en profundidad del módulo de Young, la solución de problemas de contacto, incluido el frecuentemente encontrado fretting tangencial, se vuelve significativamente más difícil. El presente trabajo tiene la intención de contribuir a este contexto. Se investiga numérica y analíticamente el contacto de deslizamiento parcial de sólidos elásticos graduados de ley de potencia de forma axisimétrica bajo carga clásica por una fuerza normal constante y una fuerza tangencial oscilante. Con este propósito, se utiliza un modelo de contacto equivalente ficticio en el espacio matemático de la transformada de Abel, ya que simplifica considerablemente el procedimiento de solución sin ser una aproximación. Para diferentes sólidos de forma axisimétrica y varias inhomogeneidades elásticas (tipos de gradiente en profundidad), se generan numéricamente los bucles de histéresis y se determinan las energías de fricción disipadas correspondientes por ciclo. Además, se deriva una solución analítica de forma cerrada para la energía disipada, que es aplicable para una amplia clase de formas axisimétricas e inhomogeneidades elásticas. La famosa solución de Mindlin et al. emerge como un caso especial.
Descripción
Debido al rápido desarrollo de la fabricación aditiva, un número creciente de componentes en ingeniería mecánica están hechos de materiales graduados funcionalmente. En comparación con los materiales convencionales, presentan propiedades mejoradas en términos de resistencia, térmica, desgaste o resistencia a la corrosión. Sin embargo, debido a las propiedades variables del material, especialmente el tipo de gradiente en profundidad del módulo de Young, la solución de problemas de contacto, incluido el frecuentemente encontrado fretting tangencial, se vuelve significativamente más difícil. El presente trabajo tiene la intención de contribuir a este contexto. Se investiga numérica y analíticamente el contacto de deslizamiento parcial de sólidos elásticos graduados de ley de potencia de forma axisimétrica bajo carga clásica por una fuerza normal constante y una fuerza tangencial oscilante. Con este propósito, se utiliza un modelo de contacto equivalente ficticio en el espacio matemático de la transformada de Abel, ya que simplifica considerablemente el procedimiento de solución sin ser una aproximación. Para diferentes sólidos de forma axisimétrica y varias inhomogeneidades elásticas (tipos de gradiente en profundidad), se generan numéricamente los bucles de histéresis y se determinan las energías de fricción disipadas correspondientes por ciclo. Además, se deriva una solución analítica de forma cerrada para la energía disipada, que es aplicable para una amplia clase de formas axisimétricas e inhomogeneidades elásticas. La famosa solución de Mindlin et al. emerge como un caso especial.