Análise comparativa de uma formulação hipoelástica com uma hiperelástica na simulação de processos de conformação de chapas metálicas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Almeida, Rúben Tavares de
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/10316/117882
Resumo: Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
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The main objective is to compare these formulations regarding their computational efficiency and precision in the prediction of global variables, such as the force, and local ones, such as the equivalent plastic strain, in function of the increment of (pseudo)-time and of the plasticity criterion adopted. Two yield criteria implemented in DD3IMP code were considered, the CPB06 and the Hill48, to describe the von Mises isotropic behaviour and anisotropic one.The examples studied are the stamping of a square cup and the tensile test of a dogbone specimen, using the finite element code DD3IMP. Data post-processing is performed using GiD software. The results showed that the hyperelastic formulation offers greater computational efficiency, especially with an increase in the (pseudo)-time increment, without significantly compromising accuracy. The hypoelastic one presented convergence difficulties with larger increments of (pseudo)-time. Both formulations maintained an acceptable relative error (less than 6%) in the prediction of the force as a function of displacement, with the increase of the (pseudo)-time increment. In the analysis of the equivalent plastic strain error as a function of displacement, the hyperelastic formulation showed a more unexpected trend, with maximum error values in the initial phase of the simulation. However, in the final phase of the process, the errors were similar to those of the hypoelastic formulation when increments of identical size were used.It is concluded that the hyperelastic formulation is an excellent alternative to the hypoelastic one, providing a good balance between precision and computational efficiency in sheet metal forming simulations. The hypoelastic formulation remains viable as long as the (pseudo)-time increments are carefully controlled to avoid convergency problems.Neste trabalho são exploradas duas formulações no contexto da elastoplasticidade: (i) hipoelástica, baseada em potenciais plásticos no espaço das tensões, e (ii) hiperelástica, baseada em potenciais plásticos no espaço das deformações. O principal objetivo é comparar estas formulações quanto à eficiência computacional e à precisão na previsão de variáveis globais, como a força, e locais, como a deformação plástica equivalente, em função do tamanho do incremento de (pseudo)-tempo e do critério de plasticidade adotados. Neste contexto, foram considerados os critérios de CPB06 e de Hill48, implementados no DD3IMP, para descrever os comportamentos isotrópico de von Mises e anisotrópico.Os exemplos estudados são a estampagem de uma taça quadrada e o ensaio de tração de um provete dogbone, utilizando o código de elementos finitos DD3IMP. O pós-processamento de dados é realizado através do software GiD. Os resultados mostraram que a formulação hiperelástica oferece uma maior eficiência computacional, especialmente com o aumento do incremento de (pseudo)-tempo, sem comprometer significativamente a precisão. Pelo contrário a hipoelástica apresentou dificuldades de convergência com incrementos maiores. Ambas as formulações mantiveram um erro relativo aceitável (inferior a 6%) na previsão da força em função do deslocamento, com o aumento do incremento de (pseudo)-tempo. Na análise do erro da deformação plástica equivalente em função do deslocamento, a formulação hiperelástica apresentou uma tendência mais inesperada, com valores máximos de erro na fase inicial da simulação. Contudo, na fase final do processo, os erros foram semelhantes aos da formulação hipoelástica quando se utilizaram incrementos de tamanho idêntico.Conclui-se que a formulação hiperelástica é uma excelente alternativa à hipoelástica, proporcionando um bom equilíbrio entre precisão e eficiência computacional nas simulações de conformação de chapas metálicas. A formulação hipoelástica continua viável, desde que os incrementos de (pseudo)-tempo sejam cuidadosamente controlados para evitar problemas de convergência.2024-09-18info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://hdl.handle.net/10316/117882https://hdl.handle.net/10316/117882TID:203829565porAlmeida, Rúben Tavares deinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-01-22T23:23:08Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/117882Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T06:11:46.389129Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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