Meccanica del contatto con attrito

La meccanica del contatto è lo studio della deformazione di solidi che si toccano in uno o più punti.^[1][2] Questo può essere diviso in forze compressive e adesive in direzione perpendicolare all'interfaccia, e in forze di attrito in direzione tangenziale. La meccanica del contatto con attrito (o contatto frizionale) è lo studio della deformazione dei corpi in presenza di effetti di attrito, mentre la meccanica del contatto senza attrito assume l'assenza di tali effetti.

La meccanica del contatto senza attrito si occupa di un'ampia gamma di scale diverse.

• Su scala macroscopica, essa si applica all'indagine sul moto dei corpi in contatto (vedi Dinamica del contatto). Ad esempio il rimbalzo di una palla di gomma su una superficie dipende dall'interazione degli attriti sull'interfaccia di contatto. Qui sono di interesse principale la forza totale rispetto all'indentazione e allo spostamento laterale.
• Su scala intermedia, si è interessati alle tensioni, agli allungamenti e alle deformazioni locali dei corpi in contatto nella e vicino all'area di contatto. Ad esempio per derivare o validare i modelli di contatto su scala macroscopica, o per indagare l'usura e la fatica delle superfici dei corpi in contatto. Le aree di applicazione di questa scala sono l'interazione pneumatico-pavimentazione, l'interazione ruota ferroviaria-rotaia, l'analisi dei cuscinetti a rulli, ecc.
• Infine, su scala microscopica e nanoscopica, la meccanica del contatto si usa per aumentare la nostra comprensione dei sistemi tribologici, ad es. indagare l'origine dell'attrito, e per l'ingegneria di dispositivi avanzati come i microscopi a forza atomica e i dispositivi MEMS.

Questo articolo si occupa principalmente della seconda scala: ottenere la comprensione basilare delle tensioni e delle deformazioni nella e vicino alla zona di contatto, senza prestare troppa attenzione ai meccanismi dettagliati mediante i quali essi avvengono.