Estudo de modelos constitutivos anisotrópicos para chapas metálicas - Grilo, Tiago Jordão (2011)
Neste trabalho foram estudados os modelos constitutivos anisotrópicos para a descrição do comportamento de ligas metálicas, e efectuada a sua implementação em subrotinas de utilizador para programas comerciais de simulação numérica pelo Método dos Elementos Finitos. As subrotinas desenvolvidas permitem a descrição do critério de plasticidade isotrópico de von Mises, e dos critérios de plasticidade anisotrópicos Barlat et al. 1991 (Yld91) e Barlat et al. 2004 de 18 parâmetros (Yld2004-18p). O interesse sobre estes critérios anisotrópicos em particular devem-se à sua capacidade de descrição de superfícies de plasticidade anisotrópicas de elevada complexidade. Foram implementadas três leis de encruamento isotrópico, nomeadamente: a lei de encruamento linear, e as leis de Voce e de Swift, pela sua adequabilidade ao comportamento plástico das ligas de alumínio e de aço, respectivamente. A correcção plástica foi realizada através de dois algoritmos de integração, nomeadamente um semi-explícito e um semi-implícito, implementados no programa comercial Abaqus, com o recurso a subrotinas de utilizador referidas. A validação dessas subrotinas foi realizada, numa primeira fase, através da determinação dos coeficientes de anisotropia de Lankford. O algoritmo semiexplícito permitiu a correcta previsão dos valores teóricos destes coeficientes para os critérios de plasticidade anisotrópicos implementados. No entanto, o algoritmo semi-implícito não permitiu a correcta previsão destes coeficientes para valores distintos de um. Numa segunda fase foram efectuadas simulações numéricas de processos de conformação plástica de chapas metálicas recorrendo às subrotinas desenvolvidas, a partir de benchmarks industriais disponíveis na literatura especializada. Os resultados obtidos nestas simulações estão em concordância com os resultados experimentais bem como com os resultados obtidos por outros autores através de simulação numérica. Verificou-se também que os algoritmos de integração implementados permitiram a obtenção de resultados muito semelhantes entre si, demonstrando assim a sua pouca sensibilidade a efeitos de refinamento de malhas ou diferentes formulações de elementos finitos. Conclui-se assim que as subrotinas implementadas no âmbito deste trabalho de Dissertação permitem de forma eficiente a modelação do comportamento anisotrópico de chapas metálicas com precisão. Finalmente, os modelos computacionais desenvolvidos podem assim ser adoptados por outros utilizadores na análise de problemas industriais de conformação plástica de chapas metálicas.