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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2011.tde-29062012-153859
Document
Author
Full name
Débora Maria Mitter Marques
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2011
Supervisor
Committee
Souza, Roberto Martins de (President)
Arantes Junior, Jeverson Teodoro
Schön, Cláudio Geraldo
Title in Portuguese
Estudo do contato entre sólidos metálicos por meio de simulações de dinâmica molecular.
Keywords in Portuguese
Atrito
Contato
Dinâmica molecular
Nanotribologia
Abstract in Portuguese
Neste trabalho, a relação entre a adesão e o grau de desordem de superfícies em contato é estudada por meio de simulações por dinâmica molecular. O sistema em estudo é composto por um indentador cilíndrico rígido e um bloco deformável. Um reservatório térmico é colocado logo abaixo do bloco, de forma a manter o sistema a temperatura ambiente. Os sólidos são feitos do mesmo material e são modelados por intermédio do potencial genérico de Lennard-Jones. A adesão entre as superfícies é variada gradualmente por meio da variação do raio de corte do potencial que descreve a interação entre as superfícies indentador-bloco. Cada simulação se inicia com um recozimento, após o qual são realizadas as simulações de contato propriamente ditas, até que ocorra penetração de 1,7 raios atômicos. A força normal, a energia potencial, a temperatura e a energia cinética são acompanhadas ao longo do processo. Os resultados reforçam a importância da adesão no jump-to-contact, estando este fenômeno relacionado à geração de defeitos cristalinos. Há indícios de que a distribuição da carga, bem como a dissipação de energia, seja influenciada pela adesão na interface. Mostra-se que a desordem apresentada pelos átomos do bloco é proporcional à contribuição da adesão.
Title in English
Study of contact in metal solids by means of molecular dynamics simulations.
Keywords in English
Contact
Friction
Molecular dynamics
Nanotribology
Abstract in English
In this work, the relationship between adhesion and the degree of disorder of surfaces in contact is studied by means of molecular dynamics simulations. The system consists of a rigid cylindrical indenter and a deformable block. A heat reservoir is placed just below the block, in order to maintain the system at room temperature. Both solids are made of the same material and are modeled through the generic Lennard-Jones potential. Adhesion between the surfaces is gradually varied by varying the cut-off radius of the potential describing the interaction between the indenter surface and the block. Each contact simulation is preceeded by an annealing step, and is conducted until the penetration reaches 1.7 atomic radii. The normal force, the potential energy, kinetic energy and temperature are monitored throughout the process. The results reinforce the importance of adhesion in the phenomenon of jump-to-contact, which is also related to the generation of crystalline defects. The results indicate that the load distribution and power dissipation is influenced by the adhesion at the interface. It is shown that the disorder presented by the atoms of the block is proportional to the contribution of adhesion.
 
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Publishing Date
2012-08-14
 
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