Modelos constitutivos de atrito bi-dimensionais para condições de deslizamento isotrópicas, cinemáticas e anisotrópicas. - Vargas, Renato Teixeira (2004)
Contato com atrito entre superfícies é uma área de extensa aplicação em mecânica, abrangendo desde problemas de conformação até modelagem de implantes cirúrgicos. Embora os avanços sejam significativos na área, persistem várias oportunidades de pesquisa na área de implementação, através do método dos elementos finitos. Neste segmento, em um número significativo de aplicativos, o atrito na interface ainda é baseado na lei de Coulomb, e há necessidade de modelos mais flexíveis para representar a complexidade de fenômenos presentes na interface. Baseado nos avanços teóricos e na metodologia de solução dos problemas numéricos da elastoplasticidade, este trabalho avança em vários aspectos da modelagem das condições de deslizamento na interface. Ao nível teórico, as leis constitutivas são formalizadas através da termodinâmica das variáveis internas para caracterizar o comportamento da interface com deslizamento relativo. As variáveis internas escolhidas são, o coeficiente de atrito e o limite de resistência ao deslizamento, ambas dependentes da distância de deslizamento. Alguns dos seus principais subsídios, são decorrentes do modelo de ANAND (1993), que propõe, com base no trabalho de CHENG; KIKUCHI (1985), uma lei constitutiva de atrito, isotrópica, isotérmica e independente da velocidade de deslizamento para uma dimensão. Seguindo esta proposta - e alguns resultados experimentais para incorporar as características dos materiais que compõem a interface de contato - o presente trabalho fez uma releitura da lei constitutiva de Anand para a situação bi-dimensional, e incorpora duas novas leis, representando os efeitos de encruamento misto (isotrópico e cinemático) e anisotrópico na interface de contato. ) Os experimentos numéricos foram realizados em duas etapas: estudos qualitativos para verificar a concordância das leis implementadas com as hipóteses de formulação; e a execução de aplicações com comprovações experimentais. Os resultados demonstram uma ampla concordância qualitativa dos resultados com as leis propostas. Por outro lado, as aplicações, ainda que em número restrito, demonstram a viabilidade de operacionalizar as leis constitutivas em casos práticos com eficiência e precisão.