Skip to main content
Erschienen in: Tribology Letters 1/2020

01.03.2020 | Original Paper

Optimization and Validation of a Load-Controlled Numerical Model for Single Asperity Scratch

verfasst von: Kannaki Pondicherry, Dhanraj Rajaraman, Timothy Galle, Stijn Hertelé, Dieter Fauconnier, Patrick De Baets

Erschienen in: Tribology Letters | Ausgabe 1/2020

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Abrasive wear due to particles sliding along a surface (two-body abrasion) or in between two surfaces (three-body abrasion) often leads to early failure of machine components exposed to, e.g., slurry, sand, wear debris, and so on. The primary cause for failure due to abrasive wear is the interaction between abrasive particles and the material surface. Simulation of an entire abrasive system is complicated and involves several challenges. Therefore, a single scratch test is the most fundamental and simplest abstraction of abrasive wear that can be simulated using finite-element modeling (FEM). A novel load-controlled quasi-static explicit three-dimensional (3D) scratch model has been developed using ABAQUS (6.14) for the current study. The FE model was validated using experimentally performed scratch tests on an abrasion-resistant martensitic steel. The influence of load and indenter geometry on scratch geometry was studied in detail. Future work will focus on introducing damage and strain rate dependent material behavior into the model in order to deepen the understanding of the interaction between an abrasive and the material.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat International, A.: Annual book of ASTM standards. In: Annual book of ASTM standards. ASTM International, West Conshohocken (2002) International, A.: Annual book of ASTM standards. In: Annual book of ASTM standards. ASTM International, West Conshohocken (2002)
13.
Zurück zum Zitat International, A.: ASTM E8 Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials. In West Conshohocken, PA (2016) International, A.: ASTM E8 Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials. In West Conshohocken, PA (2016)
16.
Zurück zum Zitat Stephens, L.S., Liu, Y., Meletis, E.I.: Finite element analysis of the initial yielding behavior of a hard coating/substrate system with functionally graded interface under indentation and friction. J. Tribol. 122(2), 381–387 (1999). https://doi.org/10.1115/1.555373 CrossRef Stephens, L.S., Liu, Y., Meletis, E.I.: Finite element analysis of the initial yielding behavior of a hard coating/substrate system with functionally graded interface under indentation and friction. J. Tribol. 122(2), 381–387 (1999). https://​doi.​org/​10.​1115/​1.​555373 CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Komvopoulos, K.: Elastic-plastic finite element analysis of indented layered media. J. Tribol. 111(3), 430–439 (1989)CrossRef Komvopoulos, K.: Elastic-plastic finite element analysis of indented layered media. J. Tribol. 111(3), 430–439 (1989)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Montmitonnet, P., Edlinger, M., Felder, E.: Finite element analysis of elastoplastic indentation: Part II—Application to hard coatings. J. Tribol 115(1), 15–19 (1993)CrossRef Montmitonnet, P., Edlinger, M., Felder, E.: Finite element analysis of elastoplastic indentation: Part II—Application to hard coatings. J. Tribol 115(1), 15–19 (1993)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat de Borst, R., Crisfield, M.A., Remmers, J.J.C., Verhoosel, C.V.: Nonlinear Finite Element Analysis of Solids and Structures. Wiley, New York (2012)CrossRef de Borst, R., Crisfield, M.A., Remmers, J.J.C., Verhoosel, C.V.: Nonlinear Finite Element Analysis of Solids and Structures. Wiley, New York (2012)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Chapra, S.C., Canale, R.P.: Numerical Methods for Engineers: With Programming and Software Applications, 3rd edn. WCB/McGraw-Hill, Boston (1998) Chapra, S.C., Canale, R.P.: Numerical Methods for Engineers: With Programming and Software Applications, 3rd edn. WCB/McGraw-Hill, Boston (1998)
27.
Zurück zum Zitat Abaqus 6.14 User Documentation. Simulia. (2014) Abaqus 6.14 User Documentation. Simulia. (2014)
28.
Zurück zum Zitat Bhushan, B.: Modern Tribology Handbook. CRC Press, Boca Raton (2001) Bhushan, B.: Modern Tribology Handbook. CRC Press, Boca Raton (2001)
31.
Zurück zum Zitat Smith, M.: ABAQUS/Standard User's Mavual, Version 6.14. Simulia, Providence, RI (2014) Smith, M.: ABAQUS/Standard User's Mavual, Version 6.14. Simulia, Providence, RI (2014)
Metadaten
Titel
Optimization and Validation of a Load-Controlled Numerical Model for Single Asperity Scratch
verfasst von
Kannaki Pondicherry
Dhanraj Rajaraman
Timothy Galle
Stijn Hertelé
Dieter Fauconnier
Patrick De Baets
Publikationsdatum
01.03.2020
Verlag
Springer US
Erschienen in
Tribology Letters / Ausgabe 1/2020
Print ISSN: 1023-8883
Elektronische ISSN: 1573-2711
DOI
https://doi.org/10.1007/s11249-020-1283-3

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2020

Tribology Letters 1/2020 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.