1 Ensaio de Compressão do Anel: resultados experimentais e por método dos elementos finitos David E. K. Barrientos Amilton Sinatora Mario V. Leite Roberto. M. Souza VIII Encontro de Iniciação Científica Escola Politécnica da Universidade de São Paulo 2007
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Ensaio de Compressão do Anel: resultados experimentais e por método dos elementos finitos
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Ensaio de Compressão do Anel:resultados experimentais
e por método dos elementos finitos David E. K. Barrientos Amilton Sinatora
Mario V. Leite Roberto. M. Souza
VIII Encontro de Iniciação Científica Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
2007
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Resumo da apresentação
Introdução Materiais e métodos
Experimental Simulação
Resultados e Discussões Experimental Simulação
Conclusões
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Introdução Bowden e Tabor (1950) abordam no livro “The
Friction and Lubrication of Solids” a dependência do atrito e desgaste com os seguintes parâmetros : materiais envolvidos, topografia dos corpos e condições de trabalho.
O ensaio de compressão do anel foi utilizado para estudar a influência dos parâmetros da topografia dos corpos e condições de trabalho no atrito e desgaste.
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Introdução
Teste de compressão do anel: Consiste na compressão, em uma prensa, de um
corpo de prova que possui a forma de um anel. Esta compressão causa redução da altura do anel
e variações no diâmetro interno e externo do mesmo.
A mudança nas dimensões do anel é dependente do atrito na interface ferramenta/corpo de prova.
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Introdução
Teste do anel: Atrito igual a zero (figura b):
Diâmetro externo aumenta Diâmetro interno aumenta
Atrito diferente de zero (figura c):
Diâmetro externo aumenta Diâmetro interno diminui
(ASM HANDBOOK, 1992)
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Introdução – Objetivos
Relatar as evidências obtidas experimentalmente com o ensaio de compressão do anel
Com base nos resultados do ensaio experimental, desenvolver uma rotina para simulação computacional, pelo método dos elementos finitos, do ensaio de compressão do anel.
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Materiais e métodos – Experimental
Corpo de prova: Topografia aperiódica, Rq de 0,21 μm, limpeza com
álcool em ultrassom seguida de secagem em ar seco. Dureza: 275 ± 1 HV10. Microestrutura: ferritico perlítica.
Ferramenta: Topografia periódica, Rq de 2,47 μm, e espaçamento
médio entre picos (RSm) de 489 μm. Dureza: 484 HV10 Microestrutura martensítica
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Materiais e métodos – Experimental Representação esquemática do tribossistema do ensaio
Diferença entre áreas aparentes de contato: a maior área foi a do topo do anel (resultado oposto ao experimento) Surpreendente:
mesmo coeficiente de atrito para ambas as superfícies.
Esta análise não foi encontrada na literatura.
Simulação:
Experimento:
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Resultados e Discussões Simulações
A temperatura no topo do anel (820 ºC) é próxima à temperatura na base (819 ºC).
a) b)
Mapa de temperatura (ºC) na superfície do topo (a)
e na superfície da base (b) do anel.
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Resultados e Discussões Simulações
Analisa-se apenas o efeito da temperatura. Pois não há possibilidade na simulação de
formação de óxidos Não foi possível fazer uma relação das
informações de temperatura com as deformações do anelPois não se têm informações sobre
propriedades do material em altas temperaturas.
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Conclusões A literatura não especifica características a
iniciais do anel ou da ferramenta nem estabelece procedimentos de condicionamento. tribossistema anel-ferramenta indeterminando sugestões sobre as melhores condições para se
realizar o ensaio de anel
Diferença das áreas aparentes de contato do anel com a ferramenta: área maior na base onde a espessura da camada de
óxido é maior e mais compacta.
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Conclusões
Curvas de calibração de Male e DePierre (1970): não foi possível identificar o coeficiente de atrito na interface
A transformação martensítica produz variações dimensionais que podem afetar os resultados de determinação do coeficiente de atrito.
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Conclusões
Simulação: valores de deformação do anel mais próximos do experimental para o maior coeficiente de atrito (0,6).
Dimensões da superfície superior e inferior são diferentes no ensaio e na simulação O atrito na interface é o mesmo e não há diferença
significativa entre as temperaturas da simulação nas superfícies de contato do anel
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Conclusões
Não pôde ser explicada a inversão em relação ao tamanho das áreas aparentes de contato do topo e base.
É preciso um maior entendimento das respostas do aplicativo quanto às propriedades mecânicas em elevadas temperaturas.
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Ensaio de Compressão do Anel: resultados experimentais e