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Una nuova visione dei meccanismi di attrito statico e dinamico

Gli scienziati finanziati dall’UE hanno fornito ulteriori informazioni circa la dinamica relativa alla transizione da attrito statico a dinamico per quanto riguarda le interfacce eterogenee. I risultati possono fornire un contributo per importanti problemi in vari campi, tra cui ingegneria meccanica, geologia, biologia e robotica.
Una nuova visione dei meccanismi di attrito statico e dinamico
Nell’ambito del progetto CASCADE (Frictional shear crack dynamics along heterogeneous interfaces), finanziato dall’UE, è stato condotto un lavoro sperimentale e numerico, nel tentativo di fornire una più completa immagine relativa all’insorgenza di scorrimento e, in particolare, alla dinamica delle crepe lungo le interfacce eterogenee.

Il progetto è stato avviato con lo sviluppo, il collaudo e la taratura di un dispositivo optomeccanico che controlla il contatto di attrito tra un elastomero ruvido e un substrato rigido. Innanzitutto, la dinamica del campo di scorrimento è stata misurata utilizzando una telecamera ad alta velocità e un’elaborazione delle immagini digitali. Quindi, mediante segmentazione delle immagini, gli scienziati hanno misurato la dinamica della superficie di contatto reale lungo l’interfaccia.

Di conseguenza, il dispositivo è servito come strumento per le prime prove di modelli classici per il carico tangente incipiente relativo al contatto tra sfera rigida liscia e piano elastomerico ruvido. Inoltre, ciò ha permesso lo studio dell’influenza di vari parametri di sistema sulla forza di attrito statico dell’interfaccia ruvida.

Gli scienziati hanno fatto luce sulla dipendenza dell’area di contatto reale in relazione alla forza tangenziale applicata all’interfaccia di contatto. È stata inoltre studiata l’influenza dello spessore di un rivestimento solido morbido depositato sul substrato rigido, e le conclusioni asseriscono che contrariamente a quanto si crede, la resistenza al taglio non è una costante del materiale.

Lavori di modellizzazione hanno supportato attività sperimentali. Il team ha sviluppato un modello multi-scala per svelare i meccanismi alla base delle dinamiche di rottura di un interfaccia sottoposta a contatto multiplo. Utilizzando tale modello, gli scienziati sono stati in grado di riprodurre per la prima volta la transizione da fronti veloci a fronti anormalmente lenti che si propagano lungo l’interfaccia. Il lavoro di modellizzazione ha inoltre portato alla classificazione dei vari tipi di possibili fronti di crepa e ha fornito informazioni importanti sui meccanismi alla base della selezione delle velocità di fronte.

Nel complesso, il lavoro sperimentale e di modellizzazione del progetto CASCADE ha portato all’ottenimento di ulteriori informazioni sui meccanismi che stanno alla base del passaggio da attrito statico a dinamico.

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Keywords

Statico, attrito dinamico, interfacce eterogenee, crepe, attrito