Efeitos anisotrópicos na plasticidade e fratura na liga Ti-6Al-4V produzida por manufatura aditiva.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Barbieri, Juliana Ferreira
• 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: Additive manufacturing; Anisotropy; Eletron beam melting; Johnson-Cook failure criterion; Liga Ti-6AI-4V; Manufatura aditiva (Metais); Mecânica da fratura; Método dos Elementos Finitos; Simulation; Titanium alloy
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-22082023-095841/

A utilização de manufatura aditiva (MA) é crescente em diversas aplicações, como aeroespacial, médica, energia, naval e automotiva. Atualmente, esta tecnologia é capaz de produzir peças complexas, em diferentes escalas e diversos materiais (por exemplo ligas metálicas e polímeros). Este trabalho tem como objetivo avaliar efeitos anisotrópicos nas propriedades mecânicas de uma liga de titânio fabricada por manufatura aditiva através da caracterização mecânica e modelagem computacional. Para isso, amostras de Ti-6Al-4V foram fabricadas utilizando a técnica Fusão por Feixe de Elétrons (EBM) em diferentes orientações de deposição, a fim de avaliar efeitos de anisotropia. As amostras foram caracterizadas em ensaios uniaxiais de tração utilizando Digital Image Correlation, de forma a obter parâmetros elasto-plásticos do comportamento mecânico do material. Os ensaios de fratura e o cálculo da resistência à fratura linear-elástica (KIC) foram realizados com base na norma ASTM E399-17. Foi observada as propriedades mecânicas clássicas e suas variações com relação a orientação de impressão. Dessa forma, o material apresentou um comportamento anisotrópico mais evidente na deformação de ruptura. Com relação as simulações numéricas, o modelo de plasticidade de Johnson-Cook se aproximou mais da curva experimental em comparação ao modelo de escoamento anisotrópico, porém os dois modelos são adequados para representar o comportamento plástico da liga. Por fim, os resultados numéricos apresentaram uma boa correlação com os resultados experimentais em termos de carregamento necessário para falha. Desta forma, o levantamento das propriedades mecânicas e resistência a fratura da liga Ti-6Al-4V fabricada via EBM, possibilitou a obtenção de um conjunto de parâmetros constitutivos do material capaz de representá-lo em ambiente numérico. Além disso, este trabalho também sugere uma metodologia que pode ser aplicada para previsão de falha em diferentes materiais metálicos.