Efeitos viscoplásticos cristalinos na propagação de trincas em monocristais

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Braun, Eduardo
• Orientador(a): Bittencourt, Eduardo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Fratura (Engenharia); Viscoplasticidade; Elementos finitos
• Palavras-chave em Inglês: Fracture in crystals; Crystal viscoplasticity; Finite elements; Cohesive zone model
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/211430

O presente trabalho trata da atividade plástica em problemas envolvendo fratura. Na ponta de trincas a plasticidade não deve ser tratada considerando as características do material na sua escala normal, mas sim com as características dos cristais que formam o mesmo. Para tanto, são feitas implementações de rotinas de elasto-viscoplasticidade cristalina para cristais cúbicos de face centrada e cúbicos de corpo centrado – que são os cristais formadores de grande parte dos metais. As implementações são realizadas para um modelo em estado plano de deformações e consideram somente pequenas deformações. Malhas de elementos finitos com elementos retangulares bilineares são utilizadas para discretizar as estruturas das simulações realizadas no presente trabalho. São realizados testes para verificar o bom funcionamento das rotinas do modelo elasto-viscoplástico em um problema com uma trinca estacionária e na sequência é feita uma integração do modelo de plasticidade ao modelo coesivo de Needleman (1992) – este modelo coesivo já implementado anteriormente à existência do presente trabalho. Com o modelo coesivo são feitas simulações envolvendo o modo I de fratura, onde é verificado que a atividade plástica e os campos de tensões se desenvolvem conforme o previsto na literatura, afirmando o bom funcionamento do programa e assim atestando que com o presente trabalho surge um programa (uma ferramenta) mais adequado para simular a propagação de estruturas com trincas pré-existentes considerando deformação plástica. O efeito de propriedades viscosas é explorado, visando um entendimento maior do comportamento do material em altas taxas de carregamento. Também o modelo com efeitos viscosos simula a plasticidade cristalina não viscosa através do ajuste dos parâmetros viscosos. Este tipo de simulação é interessante visto que modelos não viscosos requerem a inversão de uma matriz 12x12 (no caso tridimensional) e muitas vezes não é encontrada unicidade de solução. O modelo viscoso aqui implementado não requer a inversão de qualquer matriz e assim sendo o problema de unicidade de solução é resolvido.