Análise numérica bidimensional de sólidos com comportamento visco-elasto-plástico em grandes deformações e situações de contato (2019)
- Authors:
- Autor USP: CARVALHO, PÉRICLES RAFAEL PAVÃO - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SET
- Subjects: VISCOELASTICIDADE DAS ESTRUTURAS; VISCOPLASTICIDADE DAS ESTRUTURAS; DEFORMAÇÃO ESTRUTURAL; ANÁLISE NUMÉRICA
- Keywords: ELASTO-PLASTICIDADE; GRANDES DESLOCAMENTOS
- Language: Português
- Abstract: Motivado por diversos processos de manufatura, tais como conformação de metais a frio ou mesmo manufatura aditiva, este trabalho consiste no desenvolvimento de um código computacional para a simulação numérica de problemas bidimensionais que abordam três tipos de não-linearidade: a geométrica, presente em situações de grandes deslocamentos; a física, presente no modelo constitutivo do material; e a de contato. Na primeira etapa, desenvolve-se um programa para análise dinâmica bidimensional de sólidos elásticos, utili- zando a abordagem posicional do método dos elementos finitos, que engloba naturalmente a não-linearidade geométrica em sua formulação. Em seguida, implementam-se modelos constitutivos não-elásticos para problemas com grandes deformações. No modelo elasto- plástico, adota-se o critério de von Mises com encruamento cinemático baseado na lei de Armstrong-Frederick. Essa formulação é então generalizada para o caso visco-plástico, onde é considerado o modelo de Perzyna em conjunto com a lei de Norton. No caso visco-elástico, utiliza-se uma formulação que parte do modelo reológico de Zener. Por fim, apresenta-se um modelo visco-elasto-plástico que consiste no acoplamento dos modelos visco-elástico e visco-plástico descritos anteriormente. Em todos os casos, utiliza-se a decomposição multiplicativa do gradiente da função mudança de configuração. Com respeito à aplicação 2D, consideram-se as hipóteses de estado plano de deformações e estado plano de tensões, onde a última é resolvida numericamente por um procedimento local de Newton-Raphson. Para o problema de contato, aplica-se a estratégia Nó-a-Segmento, sendo as condições de não-penetração impostas com a introdução de multiplicadores de Lagrange.A formulação é testada em cada uma das etapas por meio de exemplos numéricos de verificação. Além disso, para mostrar as potencialidades do código desenvolvido, são propostos diversos exemplos numéricos, sendo alguns inspirados por processos de manufatura existentes. Nesses exemplos, são estudados os efeitos de diferentes parâmetros dos materiais e diferentes taxas de deformação na resposta numérica, permitindo uma análise do comportamento dissipativo decorrente da plastificação e da viscosidade, incluindo a influência desses sobre o amortecimento dinâmico.
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2019
- Data da defesa: 26.03.2019
-
ABNT
CARVALHO, Péricles Rafael Pavão. Análise numérica bidimensional de sólidos com comportamento visco-elasto-plástico em grandes deformações e situações de contato. 2019. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2019. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-24062019-091109/. Acesso em: 01 jun. 2024. -
APA
Carvalho, P. R. P. (2019). Análise numérica bidimensional de sólidos com comportamento visco-elasto-plástico em grandes deformações e situações de contato (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-24062019-091109/ -
NLM
Carvalho PRP. Análise numérica bidimensional de sólidos com comportamento visco-elasto-plástico em grandes deformações e situações de contato [Internet]. 2019 ;[citado 2024 jun. 01 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-24062019-091109/ -
Vancouver
Carvalho PRP. Análise numérica bidimensional de sólidos com comportamento visco-elasto-plástico em grandes deformações e situações de contato [Internet]. 2019 ;[citado 2024 jun. 01 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-24062019-091109/ - A positional PFEM formulation for solving free surface flow and FSI problems
- Positional fnite element formulation for two dimensional analysis of elasto plastic solids with contact applied to cold forming processes simulation
- A large strain thermodynamically-based viscoelastic-viscoplastic model applied to two-dimensional finite element analysis of solids
- The influence of time integrator on contact/impact problems using the positional finite element method
- A large strain thermodynamically-based viscoelastic–viscoplastic model with application to finite element analysis of polytetrafluoroethylene (PTFE)
- A numerical comparison between the additive and multiplicative decomposition applied to large strain thermo-elastic models
- A numerical formulation for two-dimensional analysis of elasto-visco-plastic solids at large strains
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