Modelagem computacional da ruptura de meios elasto-plásticos com vazios iniciais - Santos, Wanderson Ferreira dos (2021)
Em muitos casos, o processo de ruptura dúctil em metais e ligas está associado com os mecanismos de nucleação, crescimento e coalescência de vazios no nível microestrutural do material. Consequentemente, a formulação de modelos constitutivos realistas para sólidos elasto-plásticos porosos requer a consideração dos efeitos dos vazios sobre a distribuição de tensões e deformações em microescala. Nesse contexto, o presente trabalho utiliza um procedimento de homogeneização computacional com o objetivo de investigar critérios de plastificação mais realistas para materiais dúcteis porosos isótropos. O estudo fundamenta-se em conceitos da Análise Limite e de Teorias de Homogeneização para simular a microestrutura do material considerando vazios iniciais já existentes na matriz dúctil. A microescala é modelada usando o conceito de Elemento de Volume Representativo (EVR), cuja solução é obtida com a resolução de um Problema de Valor de Contorno. Os campos macroscópicos são obtidos a partir da média no volume dos campos microscópicos associados ao EVR, que é simulado numericamente através de análises tridimensionais com o Método dos Elementos Finitos (MEF). A matriz do EVR é considerada elasto-plástica perfeita obedecendo ao critério de von Mises. Nas simulações numéricas, adota-se a hipótese de pequenas deformações e os EVRs são submetidos a diferentes estados de tensão. Particularmente é investigada a sensibilidade do critério de plastificação à estados de cisalhamento combinados com médias e baixas triaxialidades considerando o ângulo de Lode. Analisa-se a influência da morfologia do EVR nas superfícies de plastificação considerando um EVR esférico com vazio esférico e um EVR cúbico com vazio esférico, ambos submetidos à condição de contorno de deformação homogênea. Os resultados obtidos para as superfícies de plastificação mostram que diferentes morfologias podem resultar em comportamentos distintos para mesmas situações de solicitação. Também são obtidas superfícies de plastificação para meios dúcteis porosos considerando o EVR cúbico com vazio esférico submetido à condição de contorno periódica. De modo geral, as respostas obtidas com a condição de contorno periódica apresentam diferenças significativas em comparação com aquelas obtidas através da condição de contorno de deformação homogênea. O ângulo de Lode da tensão influencia de forma pronunciada nos resultados das superfícies de plastificação.