An interface approach for equivalent contact stiffnesses in contact problems
Résumé
In this paper, a spring-like micromechanical contact model is proposed, aiming to catch in an accurate way the mechanical behavior of two rough surfaces in contact under a closure pressure. The contact region between two elastic bodies is treated as a thin damaged interphase characterized by a periodical distribution of non-interacting penny-shaped cracks. By combining a homogenization approach with an asymptotic technique, the analytical expressions of the tangential and normal contact stiffnesses are obtained. Besides, analytical formulations describing the evolution of contact and no-contact radii with respect to the closure pressure are proposed, resulting to be consistent with theoretical asymptotic predictions and with the Hertz contact theory. The proposed model has been successfully validated through some comparisons with theoretical and experimental results available in literature.
Nel presente lavoro si propone un modello di contatto micromeccanico a rigidezze distribuite allo scopo di descrivere in modo accurato il comportamento meccanico di due superfici rugose in contatto e soggette ad una pressione di chiusura. La zona di contatto tra due corpi elasticì e assimilata ad un'interfase sot-tile e microfessurata, caratterizzata da una distribuzione periodica di fessure circolari non interagenti tra loro. Attraverso un approccio di omogeneizzazione combinato con una tecnica asintotica, si deducono le espressioni analitiche delle rigidezze di contatto tangenziali e normale. Si propone, inoltre, una de-scrizione semplificata delle aree di contatto e di non contatto in funzione della pressione di chiusura, consistente con i comportamenti limite teorici e con la teoria di contatto Hertziano. Il modello pro-postò e stato validato con successo attraverso una serie di confronti con risultati teorici e sperimentali disponibili in letteratura.
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