Modificação do Modelo de Dimitriadis via Nanoindentação Computacional.

Caio Cesar Bezerra Carneiro¹; Jorge André C. Santos¹; Francisco de Assis Leandro Filho¹; Rodrigo Alves Patrício¹; Iramilson Maia da Silva Filho¹

¹ UNIFOR

doi:10.20906/CPS/CON-2016-0914

Resumo

As propriedades mecânicas de nano e micro sistemas têm motivado muitos estudos com o objetivo de entender como a interação mecânica afeta os materiais em pequenas dimensões. A nanoindentação foi desenvolvida no início dos anos 1970 e é amplamente usada para extrair propriedades mecânicas de materiais, como por exemplo, o módulo de Young. Tem-se observado que modelos matemáticos clássicos da mecânica do contato com base no contato Hertziano (derivado do contato elástico semi-infinito) não descrevem adequadamente os campos de tensão e deformação devido aos efeitos do substrato e tamanho do indentador. Esse trabalho tem por objetivo adaptar o modelo proposto por Hertz para simular o contato entre indentadores com uma superfície de espessura finita. O método de elementos finitos (MEF) foi utilizado para modelar as geometrias do contato esférico e cônico, permitindo a investigação da resposta mecânica desses contatos por simulações de indentação computacional. Os dados obtidos pelo MEF permitiram o ajuste do modelo de Hertz e fatores de correção foram incluídos para levar a informação da espessura da amostra e assim melhorar o entendimento do efeito do substrato em nanoindentações. Esses ajustes do modelo de Hertz em conjunto com os dados experimentais de microscopia de força atômica são importantes no estudo das propriedades mecânicas de materiais biológicos, pois fornece a possibilidade de obter dados quantitativo e qualitativos a respeito do comportamento elástico de sistemas em pequena escala.

Palavras-chave: Métodos de Elementos Finitos; Microscópio de Força Atômica; Módulo de Young; Nanoindentação; Modelo de Hertz