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Implementação implícita do Modelo de Rousselier e avaliação da fratura dúctil em materiais metálico

Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/871274
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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorMalcher, Lucival-
Autor(es): dc.creatorRodrigues, Vinícius Aquino Machado-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-10-23T14:58:45Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-10-23T14:58:45Z-
Data de envio: dc.date.issued2021-10-27-
Data de envio: dc.date.issued2021-10-27-
Data de envio: dc.date.issued2021-09-28-
Data de envio: dc.date.issued2021-07-30-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://repositorio.unb.br/handle/10482/42189-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/871274-
Descrição: dc.descriptionDissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2021.-
Descrição: dc.descriptionEsta dissertação tem como objetivo principal implementar, através de uma estratégia implícita de integração das equações de fluxo o modelo constitutivo de Rousselier, em uma proposição onde leva-se em consideração a porosidade como variável interna de dano e endurecimento isotrópico, no intuito de descrever o comportamento mecânico até a fratura dúctil das ligas de alumínio AA6101-T4 e de aço AISI 4340-Recozida, considerando os regimes elástico e plástico. Os ensaios experimentais foram obtidos segundo os trabalhos de Rodrigues (2018) e Malcher et al. (2020), onde foram usinados corpos de prova a partir da liga de alumínio AA6101-T4, com as seguintes geometrias: cilíndrico liso, entalhado com 10mm e entalhado com 6mm. Para o caso da liga de aço AISI 4340-Recozida os procedimentos experimentais foram retirados do trabalho de Morales (2020), onde foram usinados corpos de prova com as seguintes geometrias: cilíndrico liso, entalhado com 10mm, entalhado com 6mm e entalhado com 4mm. Os ensaios experimentais, para ambos os trabalhos citados anteriormente foram conduzidos mediante a aplicação de cargas monotônicas de tração, selecionados de maneira a observar diferentes níveis de razão de triaxialidade, na definição do estado de tensão. As ligas AA6101-T4 e AISI 4340-Recozida foram selecionadas de modo a permitir a análise da influência do nível de ductilidade no desempenho do modelo. O modelo de Rousselier foi calibrado partir dos resultados experimentais citados anteriormente, sendo possível a análise da deformação plástica equivalente na fratura e a porosidade crítica. Para efeitos comparativos, o modelo de Rousselier foi contraposto com o modelo de Gurson, bem como com os resultados experimentais, com o objetivo de se avaliar a capacidade preditiva do local e instante esperado para a falha dúctil, para o modelo de Rousselier. Inicialmente foram abordados os detalhes matemáticos de cada modelo assim como seus respectivos algoritmos de integração implícita, por meio da resolução de sistemas não-lineares de equações residuais pelo método de Newton-Raphson. Observou-se que a deformação plástica equivalente na fratura diminui com o aumento do nível da razão de triaxialidade para ambas as ligas estudadas para o modelo de Gurson, conforme observa-se na literatura. No entanto, as simulações realizadas segundo o modelo de Rousselier apresenta a mesma variável como independente do nível de triaxialidade, apresentando o mesmo nível de deformação plástica crítica. Foi possível observar que o modelo de Rousselier apresenta uma descrição indicando que o material poderia resistir mais a fratura, diferente do observado na prática onde o corpo de prova já havia fraturado. Quanto a determinação do local para início da falha no corpo de prova, o modelo de Rousselier indicou a parte externa do corpo de prova como ponto crítico, diferentemente do observado experimentalmente. Para ambas as ligas o modelo de Rousselier apresentou erros relativos ao deslocamento na fratura maiores do que o modelo de Gurson, especialmente no caso da liga AISI 4340-Recozida, indicando seu uso preferencialmente, em materiais com maiores níveis de ductilidade, como o caso da liga de alumínio AA 6101-T4.-
Descrição: dc.descriptionThis dissertation has as main objective to implement, through an implicit strategy of integration of the flow equations, the constitutive model of Rousselier in a proposition where porosity is considered as an internal variable of damage and isotropic hardening, in order to describe the mechanical behavior until the ductile fracture of the aluminum alloy AA6101-T4 and steel alloy AISI 4340-Annealed, considering the elastic and plastic regimes. The experimental tests were obtained according to the works of Rodrigues (2018) and Malcher et al. (2020), where specimens were machined from the aluminum alloy AA6101-T4, with the following geometries: smooth cylindrical, notched with 10mm and notched with 6mm. For the case of steel alloy AISI 4340-Annealed, the experimental procedures were taken from the work of Morales (2020), where specimens were machined with the following geometries: smooth cylindrical, notched with 10mm, notched with 6mm and notched with 4mm. The experimental tests for both works mentioned previously were conducted by applying monotonic tensile loads, selected in order to observe different levels of stress triaxiality, in the definition of the stress state. The alloys AA6101-T4 and AISI 4340-Annealed were selected in order to analyze the influence of the level of ductility at the model’s performance. Rousselier’s model was calibrated from the experimental results mentioned previously, making it possible to analyze the equivalent plastic strain in the fracture and the critical porosity. For comparative purposes, Rousselier’s model was contrasted with Gurson’s model as well as with the experimental results, with the objective of evaluating the predictive capacity of the expected location and instant for the ductile fracture, for the Rousselier’s model. Initially, the mathematical details of each model were addressed, as well as their respective implicit integration algorithms, through the resolution of nonlinear systems of residual equations by the Newton-Raphson method. It was observed that the equivalent plastic strain at the fracture decreases with the increase of the stress triaxiality for both alloys studied, AA6101-T4 and AISI 4340-Annealed, for the Gurson’s model, as observed in the literature. However, the simulations performed according to the Rousselier’s model present the same variable as independent of the stress triaxiality, presenting the same level of critical plastic strain. It was possible to observe that Rousselier’s model presents a description that the material could resist more to fracture, different from what was observed in practice where the specimen had already fractured. Regarding the determination of the local for the beginning of the failure in the specimen, the Rousselier’s model indicated the external part of the specimen as a critical point, differently from what was observed experimentally. For both alloys, the Rousselier’s model showed greater relative errors to fracture displacement than the Gurson’s model, especially in the case of the AISI 4340-Annealed alloy, indicating its preferential use in materials with higher levels of ductility, such as the case of the aluminum alloy AA 6101-T4.-
Descrição: dc.descriptionFaculdade de Tecnologia (FT)-
Descrição: dc.descriptionDepartamento de Engenharia Mecânica (FT ENM)-
Descrição: dc.descriptionPrograma de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Direitos: dc.rightsAcesso Aberto-
Direitos: dc.rightsA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.-
Palavras-chave: dc.subjectModelo de Rousselier-
Palavras-chave: dc.subjectModelo de Gurson-
Palavras-chave: dc.subjectFratura dúctil-
Palavras-chave: dc.subjectMicromecânica do defeito-
Título: dc.titleImplementação implícita do Modelo de Rousselier e avaliação da fratura dúctil em materiais metálico-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional – UNB

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