Modello semi-analitico per la soluzione del problema di contatto normale e tangenziale

Le giunzioni basate sull’attrito sono un componente fondamentale dei sistemi meccanici e queste sono spesso soggette a danneggiamento da fretting. Il fretting è il meccanismo di danneggiamento fra superfici di contatto in moto relativo alterno di piccola ampiezza rispetto alla dimensione della superficie di contatto misurata nella direzione di strisciamento. Il danneggiamento da fretting coinvolge tre meccanismi fondamentali quali usura, fatica e corrosione. La prevalenza di uno di questi fenomeni dipende dall’ampiezza del moto relativo. Questo meccanismo di danneggiamento del materiale risulta strettamente collegato all’andamento degli sforzi sulla superficie di contatto. Risulta quindi fondamentale calcolare l’andamento di tali sforzi. In questo articolo viene sviluppato un modello semi-analitico per il calcolo delle distribuzioni di pressioni normali e tangenziali basato sul semi-piano elastico. Il modello risolve sia casi di contatto conforme sia casi di contatto non conforme. In corrispondenza dell’interfaccia di contatto entrambi i corpi vengono modellati come se fossero due semipiani elastici. I materiali dei due corpi vengono modellati utilizzando la legge costitutiva elastica e isotropa. Il problema normale e quello tangenziale sono disaccoppiati, la distribuzione di pressione normale e l’area di contatto ottenuti dalla soluzione del primo sono utilizzati per la risoluzione del secondo. Il legame tra le pressioni normali e quelle tangenziali si bassa sulla validità locale del modello di Coulomb. I risultati del modello sono stati comparati con le soluzioni analitiche nei casi di geometrie note e risultano in perfetto accordo. Inoltre il modello potrà essere utilizzato per lo sviluppo di un successivo modello di usura poiché le distribuzioni degli sforzi risultano coerenti con casi di danneggiamento reale.