ETD

• analisi assialsimmetrica
• contatto conforme
• contatto elastoplastico
• contatto sfera-sede sferica
• curva forza-affondamento
• distribuzione di pressione di contatto
• modellazione numerica
• modello agli elementi finiti
• modello di Winkler
• plasticizzazione
• superfici sferiche
• teoria dei contatti
• teoria di Hertz

The thesis develops and verifies a parametric numerical procedure for studying the contact between a sphere and a spherical-cavity seat with different degrees of conformity. The proposed contact model is implemented in ANSYS Mechanical APDL with MATLAB support and adopts an axisymmetric formulation. Starting from the radii, the prescribed indentation and the material properties, the procedure automatically generates the geometry, mesh, contact settings and post-processing operations. The model is validated against Hertz theory for the non-conformal case, the Winkler model for the conformal case, and Hertzian predictions of initial yielding. Pressure fields, force-indentation curves, Von Mises equivalent stresses and equivalent plastic strain are examined. The final part sets up the experimental validation on AL6082-T6 aluminium and Maraging specimens by defining the geometries, materials and constitutive data required for the elastoplastic simulations. The simulations are therefore prepared for subsequent comparison with residual imprint measurements and the experimental force-displacement response.

La tesi sviluppa e verifica una procedura numerica parametrica per lo studio del contatto tra una sfera e una sede a cavità sferica a vari gradi di conformità. Il modello di contatto parametrico proposto, realizzato in ANSYS Mechanical APDL con supporto MATLAB, adotta una formulazione assialsimmetrica e consente di generare in modo automatico geometria, maglia, condizioni di contatto e post-processing a partire dai raggi, dall’affondamento imposto e dalle proprietà del materiale. La procedura viene validata tramite confronto con la teoria di Hertz per il caso non conforme, con il modello di Winkler per il caso conforme e con le previsioni hertziane di prima plasticizzazione. Sono analizzati campi di pressione, curva forza-affondamento, tensioni equivalenti di Von Mises e deformazione plastica equivalente. La parte finale imposta la validazione sperimentale su provini in alluminio AL6082-T6 e Maraging, definendo geometrie, materiali e dati costitutivi necessari alle simulazioni elastoplastiche. Le simulazioni sono quindi predisposte per il successivo confronto con impronta residua e risposta forza-spostamento sperimentale.