Elastoplasticidade: implementação numérica e análise computacional por elementos finitos - Lameira, Eduardo Tomaz (2018)
A caracterização do comportamento mecânico dos materiais é da maior importância em diversas áreas que vão desde a engenharia civil, passando pela aeronáutica, metalurgia, etc. Este estudo torna-se fundamental para obter uma correta modelação teórica de processos de fabrico, ou no momento de decidir se um determinado projeto é passível de ser concretizado e, caso seja, se estão reunidas as condições de segurança para a sua realização. Na análise de um material é preciso identificar de entre as suas características mecânicas as que influenciam de forma significativa a análise do problema concreto a resolver, por exemplo a exequibilidade de um projeto. Uma dessas características que muitas vezes tem de ser considerada é o seu comportamento elastoplástico. A elastoplasticidade diz respeito à característica de um material que quando sujeito a esforços apresenta duas componentes de deformação: uma elástica e outra plástica. Para o estudo deste comportamento pode recorrer-se ao Modelo Clássico de Elastoplasticidade que é baseado no Critério de von Mises com uma lei de plasticidade associada, uma lei de encruamento, uma condição de coerência e uma condição de carga-descarga de Kuhn-Tucker. Dado haver diferentes tipos de encruamento, deve ser também objecto de análise o comportamento elastoplástico do material perante estas diferenças. Neste contexto, ou seja, na análise do comportamento elastoplástico dos materiais, a modelação por elementos finitos desempenha um papel importante dado que, no caso multidimensional, estão envolvidos modelos teóricos complexos. Assim, no presente trabalho pretende-se: (i) interpretar o Modelo Clássico de Elastoplasticidade e as principais leis de encruamento linear (isotrópico, cinemático e misto); (ii) implementar numericamente um algoritmo tridimensional para ensaios de reversão de carga, procedendo à adaptação e generalização do programa Plast1D para condições 3D; (iii) aplicar o programa desenvolvido para diferentes situações de reversão de carga; (iv) analisar e validar os resultados obtidos através da simulação de ensaios de reversão e carga.