Estabilidade de elementos estruturais de parede fina após conformação a frio: uma estratégia elasto-plástica baseada na decomposição de Flory

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Kishino, Vitor Hiroshi
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Cold formed metal profiles; contact; contato; estabilidade; grandes deslocamentos e deformações; large displacements and strains; Método dos Elementos Finitos Posicional; Perfis metálicos formados a frio; plasticidade; plasticity; Positional Finite Element Method; stability
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-29042022-091834/

Uma crescente utilização de perfis metálicos formados a frio vem sendo observada ao longo dos anos. Uma das principais características deste tipo de perfil é que o processo de fabricação a partir da conformação a frio produz intrinsicamente tensões residuais e defeitos geométricos nos elementos estruturais, fato que influencia o comportamento estrutural dos mesmos. Desta forma, a existência de ferramentas computacionais que possibilitem a correta caracterização do estado inicial dos perfis mostra-se de grande interesse para o entendimento do efeito das imperfeições físicas e geométricas no comportamento estrutural de tais elementos. Tendo isso em mente, o objetivo da presente pesquisa foi desenvolver um programa computacional capaz de modelar a conformação a frio por dobragem de perfis metálicos com posterior verificação de seu comportamento estrutural por meio de análise de flambagem considerando a influência das tensões residuais. O programa foi implementado utilizando o Método dos Elementos Finitos Posicional com elementosfinitos de sólido prismático de base triangular. Foi implementado um modelo constitutivo hiperelástico que consiste na combinação dos modelos de Rivlin-Saunders e de Hartmann-Neff, o qual é apropriado para a análise de problemas no regime de grandes deformações. A plasticidade foi considerada através da implementação de um modelo elastoplástico alternativo para grandes deformações baseada na decomposição de Flory; já a restrição de contato foi considerada através do método de penalização e discretização nó-a-superfície. O programa desenvolvido foi validado mediante comparações com exemplos presentes na literatura. Foi verificado que o programa conseguiu determinar de forma condizente a magnitude e a distribuição das tensões residuais advindas do trabalho a frio ao longo da seção transversal dos perfis, bem como avaliar a influência das imperfeições geométricas e das tensões residuais na estabilidade dos mesmos.