Abstract
I contatti sono un aspetto cruciale e molto diffuso nell'ambito della progettazione meccanica. Quando si ha a che fare con un insieme composto da diversi componenti, come nella maggior parte dei sistemi meccanici, questi interagiscono tra loro, scambiandosi forze attraverso le superfici di contatto. Il contatto rappresenta quindi la realtà quotidiana per quasi tutti i progettisti meccanici e gli analisti strutturali. In particolare, quando si parla di meccanica del contatto bisogna anche considerare gli aspetti tribologici come la presenza di attrito. Le forze risultanti dalle interazioni tra solidi possono essere decomposte in componenti normali alla superficie di contatto - che possono essere di compressione o adesione - e in componenti tangenziali dovute di fatto all'attrito.
Esaminando le diverse scale con cui è possibile affrontare il problema della modellazione dei contatti, risulta evidente come per il progettista meccanico sia fondamentale concentrarsi su quella branca della fisica che si occupa dello studio del contatto su scala intermedia. Limitarsi ad un approccio macroscopico non fornirebbe sufficienti informazioni per una progettazione di dettaglio. Viceversa, scendere ad una scala troppo piccola (meso o addirittura atomistica/Ab Initio), sebbene utile per una migliore comprensione dei fenomeni fisici di base, non risulterebbe applicabile a sistemi reali a causa di una complessità di calcolo ad oggi ingestibile.
La modellazione della scala intermedia implica la determinazione dello stato di sollecitazione, degli allungamenti e delle deformazioni di un sistema di corpi che interagiscono tra loro. Di conseguenza, le formulazioni matematiche della meccanica del contatto con attrito possono essere implementate all'interno di un solutore ad elementi finiti (FEM) in modo da riuscire ad avere una soluzione discreta (per punti) delle grandezze fisiche tipiche del contatto.