Fonksiyonel derecelendirilmiş kaplamalarda sürtünmeli rijit zımba etkisiyle oluşan yüzeyaltı temas gerilmeleri

Abstract

Bu çalışmada, fonksiyonel derecelendirilmiş malzeme (FDM)’den yapılan bir kaplamada yüzey altında, temas yüzeyindeki düzgün profilli sürtünmeli rijit zımba etkisiyle oluşan, gerilme dağılımlarını hesaplamak için tekil integral denklemlerine dayalı bir yöntem geliştirilmiştir. Düzlem elastisite durumu ele alınmış ve Poisson oranının, homojen gövde ve FDM kaplama için aynı olduğu kabul edilmiştir. Problem, bir tekil integral denklemine indirgenmiş ve bu denklem bir açılım – sıralama tekniği kullanılarak sayısal olarak çözülmüştür. Tekil integral denkleminin çözümünde kullanılan seriler Jacobi polinomları kullanılarak ifade edilmiştir. Zımba genişliği, zımba konumu, sürtünme katsayısı ve malzeme parametrelerinin, kaplama derinliği boyunca oluşan gerilme dağılımlarına etkileri incelenmiştir.

In this study, a method has been developed in order to calculate the subsurface contact stresses in a functionally graded coating loaded by a frictional flat stamp on the contact surface. Plane elasticity is considered; Poisson’s ratio is taken to be constant for the FGM coating and the substrate is taken to be homogeneous. The problem is reduced to a singular integral equation which is solved numerically by means of an expansion collocation technique. The series expansions utilized in the solution of the singular integral equation are expressed in terms of Jacobi polynomials. Effects of punch length, punch location, coefficient of friction and material properties on the subsurface stresses are investigated.