Modelo numérico multiescala para previsão da curva tensão-deformação de aços dual phase pelo método tensão RVE
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/31365 |
Resumo: | O aço dual phase tem se destacado na classe dos Aços Avançados de Alta Resistência, mostrando-se uma alternativa viável para diminuição de emissão de gases emitidos por veículos de mobilidade, principalmente, veículos automotivos movidos à combustão. O aço DP é tido como um microcompósito provido de microestrutura bifásica composta por ilhas de martensita dura e resistente dispersa na matriz ferrítica dúctil e macia, o que confere propriedades mecânicas demandadas pela indústria de mobilidade com boa relação de custo-benefício. Alguns dos benefícios proporcionado pelo material, relacionado aos veículos, é a possibilidade de projetá-los para o aumento da segurança dos passageiros, reduzir o peso estrutural e, consequentemente, a diminuição do consumo energético. Dada a importância dos aços DP, um modelo numérico multiescala foi desenvolvido para determinar o comportamento de tensão-deformação para diferentes microestruturas de aço DP obtidos através da aplicação de ciclos térmicos intercríticos distintos. Um programa computacional foi desenvolvido em linguagem FORTRAN para a leitura do processamento digital de imagem e identificação de fases no domínio da malha de elementos finitos, a qual é projetada no Elemento Representativo de Volume real gerado a partir informações oriundas da técnica Difração de Elétrons Retroespalhados. O equacionamento constitutivo de plasticidade aplicado é baseado na teoria de deslocamento de Taylor, tornando possível realizar a simulação de tração uniaxial através do Método dos Elementos Finitos em plataforma numérica de código comercial ABAQUS CAE. A Teoria da Homogeneização é então aplicada para converter o comportamento de escala micro para macro, sendo usado ensaio mecânico de tração uniaxial para validação experimental. Foram avaliados no modelo numérico três microestruturas de aços DP desenvolvidas a partir da aplicação de três níveis de recozimento intercrítico com temperaturas de 720ºC, 740ºC e 760ºC. As previsões das curvas tensão-deformação foram analisadas conforme a influência do tamanho e posicionamento do RVE. |
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O aço DP é tido como um microcompósito provido de microestrutura bifásica composta por ilhas de martensita dura e resistente dispersa na matriz ferrítica dúctil e macia, o que confere propriedades mecânicas demandadas pela indústria de mobilidade com boa relação de custo-benefício. Alguns dos benefícios proporcionado pelo material, relacionado aos veículos, é a possibilidade de projetá-los para o aumento da segurança dos passageiros, reduzir o peso estrutural e, consequentemente, a diminuição do consumo energético. Dada a importância dos aços DP, um modelo numérico multiescala foi desenvolvido para determinar o comportamento de tensão-deformação para diferentes microestruturas de aço DP obtidos através da aplicação de ciclos térmicos intercríticos distintos. Um programa computacional foi desenvolvido em linguagem FORTRAN para a leitura do processamento digital de imagem e identificação de fases no domínio da malha de elementos finitos, a qual é projetada no Elemento Representativo de Volume real gerado a partir informações oriundas da técnica Difração de Elétrons Retroespalhados. O equacionamento constitutivo de plasticidade aplicado é baseado na teoria de deslocamento de Taylor, tornando possível realizar a simulação de tração uniaxial através do Método dos Elementos Finitos em plataforma numérica de código comercial ABAQUS CAE. A Teoria da Homogeneização é então aplicada para converter o comportamento de escala micro para macro, sendo usado ensaio mecânico de tração uniaxial para validação experimental. Foram avaliados no modelo numérico três microestruturas de aços DP desenvolvidas a partir da aplicação de três níveis de recozimento intercrítico com temperaturas de 720ºC, 740ºC e 760ºC. As previsões das curvas tensão-deformação foram analisadas conforme a influência do tamanho e posicionamento do RVE.Dual phase steel has stood out in the Advanced High Strength Steels class, being considered as a viable alternative for reducing the emission of gases emitted by mobility vehicles, mainly automotive vehicles powered by combustion. DP steel is considered to be a microcomposite with a biphasic microstructure composed of islands of hard and resistant martensite dispersed in the ductile and soft ferritic matrix, which provides mechanical properties demanded by the mobility industry with a good cost-benefit ratios. Some of the benefits provided by the material, related to vehicles, is the possibility of designing them to increase the safety of passengers, reduce structural weight and, consequently, decrease energy consumption. Given the importance of DP steels, a multiscale numerical model was developed to determine the stress-strain behavior for different DP steel microstructures obtained through the application of different intercritical thermal cycles. A computer program was developed in FORTRAN language for reading digital image processing and identifying phases in the domain of the finite element mesh, which is based on the Real Representative Volume Element generated from information from the Backscattered Electron Diffraction technique. The constitutive equation of applied plasticity is based on Taylor's displacement theory, making it possible to perform the simulation of uniaxial traction through the Finite Element Method on a numerical platform of ABAQUS CAE commercial code. The Homogenization Theory is then applied to convert the behavior from micro to macro scale, using a uniaxial tensile mechanical test for experimental validation. In the numerical model, three microstructures of DP steels developed from the application of three levels of intercritical annealing with temperatures of 720ºC, 740ºC and 760ºC were evaluated. The predictions of the stress-strain curves were analyzed according to the influence of the size and positioning of the RVE.Universidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICAUFRNBrasilAço DPMaterial multiescalaMétodo RVETeoria da HomogeneizaçãoEBSDValidação experimental.Modelo numérico multiescala para previsão da curva tensão-deformação de aços dual phase pelo método tensão RVENumerical model for predicting the flow behavior of dual phase steel using RVE methodinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALModelonumericomultiescala_Bernardo_2020.pdfapplication/pdf9904806https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/31365/1/Modelonumericomultiescala_Bernardo_2020.pdfc764529486c58f8246eabd82ea7bab1bMD51TEXTModelonumericomultiescala_Bernardo_2020.pdf.txtModelonumericomultiescala_Bernardo_2020.pdf.txtExtracted texttext/plain208693https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/31365/2/Modelonumericomultiescala_Bernardo_2020.pdf.txt0e3651fee8398bb3330df529a05fe401MD52THUMBNAILModelonumericomultiescala_Bernardo_2020.pdf.jpgModelonumericomultiescala_Bernardo_2020.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1175https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/31365/3/Modelonumericomultiescala_Bernardo_2020.pdf.jpge7aa7fca901ccfbe999c2253069f25d7MD53123456789/313652021-02-07 05:26:29.551oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/31365Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2021-02-07T08:26:29Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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