Disciplina Discipline PME5324
Fundamentos do Desgaste
Fundamentals of wear

Área de Concentração: 3151

Concentration area: 3151

Criação: 13/11/2023

Creation: 13/11/2023

Ativação: 13/11/2023

Activation: 13/11/2023

Nr. de Créditos: 8

Credits: 8

Carga Horária:

Workload:

Docentes Responsáveis:

Professors:

Roberto Martins de Souza

Amilton Sinatora

Francisco José Profito

Objetivos:

Objetivo principal: Analisar o comportamento de pares tribológicos (engrenagens, rolamentos, britadores, motores de combustão interna, conformação de chapas, etc) em termos de atrito e desgaste em função das condições de operação. Objetivos específicos: Compreender os fenômenos físicos envolvidos nas ações de contato entre superfícies em movimento relativo; conhecer as teorias da Mecânica do Contato Hertziano e da Lubrificação; Ser capaz de analisar desgaste de superfícies e estabelecer a sua relação com os conceitos da Mecânica do Contato e da Lubrificação.

Objectives:

Main objectives: To analyze the behavior of tribological pairs (gears, bearings, ore crusher, internal combustion engines, sheet forming, etc.) in terms of friction and wear and as a function of the operational conditions. Specific objectives: Understand the physical phenomena during the contact of surfaces with relative motion; present the theories of Hertzian contact mechanics and Lubrication; analyze the wear of surfaces and establish its relationship with the fundamentals of contact mechanics and lubrication.

Justificativa:

Criar competências sobre o entendimento dos problemas tribológicos, dada a demanda acadêmica e das indústrias nacionais na avaliação de fenômenos de superfícies.

Rationale:

Develop the ability of understanding the tribological problems, considering the national industrial and academic demand to evaluate surface phenomena.

Conteúdo:

1. Topografia Superficial a. Introdução b. Técnicas de medição da topografia superficial c. Quantificação da topografia d. Superfícies de Engenharia 2. Mecânica do Contato - Pontual e Linear a. Introdução b. Teoria de Hertz - Pressão e Deformação c. Solução de Hertz Analítica e Numérica i. Superfícies idealmente lisas - Modelo de contato único ii. Superfícies Rugosas - Modelo de multicontato 3. Tensões de Contato e Critérios de Desgaste a. Introdução b. Tensão de Contato - Pontual e Linear i. Tensões Principais; ii. Tensões cisalhantes principais e máxima; iii. Tensão de cisalhamento ortogonal. Utilizando tensões de contato como critério de falha 4. Efeito da rugosidade e do coeficiente de atrito na distribuição de tensões a. Influência do atrito nas tensões de contato b. Influência da rugosidade nas tensões de contato i. Área real de contato ii. Distribuição de pressão na área real de contato 5. Lubrificação elastohidrodinâmica (EHD) a. Introdução b. Propriedades dos lubrificantes i. Viscosidade ii. Densidade iii. Condutividade térmica c. Solução do problema da lubrificação EHD d. Regimes de lubrificação - Aplicações e. Correlação entre regime de lubrificação e modos de desgaste 6. Atrito a. Introdução b. Teorias da lubrificação c. Teorias de contatos lubrificados - todos os regimes de lubrificação d. Atrito dos materiais i. Metais ii. Cerâmica iii. Polímeros 7. Desgaste de rolamento e escorregamento a. Introdução e terminologia b. Experimentos c. Desgaste por escorregamento - Equação de Archard d. Desgaste por rolamento - fadiga (pite e lascamento) e amaciamento e. Transição de desgaste Moderado-Severo (Transição T1-T2) f. Desgaste de metais não lubrificados g. Desgaste de metais lubrificados h. Gripagem de metais i. Desgaste de cerâmicas j. Desgaste de polímeros 8. Desgaste por partículas abrasivas a. Introdução e terminologia b. Propriedades das partículas abrasivas: dureza, tamanho e forma c. Desgaste abrasivo d. Erosão por impacto sólido.

Content:

1. Surface topography a. Introduction, b. Measurement of Surface Topography, c. Quantifying Surface Roughness, d. The Topography of Engineering Surfaces, e. Contact Between Surfaces 2. Contact mechanics – Point and linear a. Introduction b. Hertz theory c. Solution of Hertz contact – analytic and numerical i. Ideally smooth surfaces –single contact model ii. Rough surfaces – multicontact model 3. Contact stresses e wear criteria a. Introduction b. Contact stresses – point and linear i. Principal stresses; ii. Shear stresses – principal and maximumn;iii. Orthogonal shear stresses. The use of contact stresses as a failure criterion 4. Effect of roughness and coefficient of friction on the stress distribution a. Effect of friction on the contact stresses b. Effect of roughness on the contact stresses i. Real contact area ii. Pressure distribution at the real contact area 5. Elastohydrodynamic lubrication (EHD) a. Introduction b. Lubricant properties i. Viscosity ii. Density iii. Thermal conductivity c. Solution of the EHD lubrication problem d. Lubrication regimes - Applications e. Correlation between lubrication regimes and wear modes 6. Friction a. Introduction b. Lubrication theories c. Theories of lubricated contacts – all lubrication regimes d. Materials friction i. Metals ii. Ceramics iii. Polymers 7. Rolling and sliding wear a. Introduction and terminology b. Experiments c. Sliding wear – Archard equation d. Rolling wear – fatigue (pit and spalling) and running-in e. Severe-mild wear transition (Transition T1-T2) f. Wear of non-lubricated metals g. Wear of lubricated metals h. Scuffing i. Wear of ceramics j. Wear of polymers 8. Wear by hard particles a. Introduction and terminology b. Abrasive particle properties: hardness, size and shape c. Abrasive wear d. Erosion by solid impact.

Forma de Avaliação:

O conceito final será 50% baseado no desempenho do aluno em provas escritas e 50% baseado em trabalhos realizados dentro do tema da disciplina.

Type of Assessment:

The final grade will be 50% based on a written evaluation and 50% on reports and presentations covering the topics of this class.

Bibliografia:

Hutchings, Ian M.; Shipway, P., "Tribology: friction and wear of engineering materials." Butterworth-Heinemann (2017). Stachowiak, Gwidon; Batchelor, Andrew W., "Engineering Tribology". Butterworth-Heinemann (2013). Jorge Seabra; “Mecânica do Contacto Hertziano”, 3ª Edição, 138 páginas., SMAp, DEMEGI, FEUP, 2003 Jorge Seabra, Armando Campos e Alexandre Sottomayor; “Lubrificação Elastohidrodinâmica”, SMAP, DEMEGI, FEUP, 1ª Edição, 200 páginas, 2002

Bibliography:

Hutchings, Ian M.; Shipway, P., "Tribology: friction and wear of engineering materials." Butterworth-Heinemann (2017). Stachowiak, Gwidon; Batchelor, Andrew W., "Engineering Tribology". Butterworth-Heinemann (2013). Jorge Seabra; “Mecânica do Contacto Hertziano”, 3ª Edição, 138 páginas., SMAp, DEMEGI, FEUP, 2003 Jorge Seabra, Armando Campos e Alexandre Sottomayor; “Lubrificação Elastohidrodinâmica”, SMAP, DEMEGI, FEUP, 1ª Edição, 200 páginas, 2002

Tipo de oferecimento da disciplina:

Presencial

Class type:

Presencial