Uma estrutura variacional para materiais inelásticos com anisotropia induzida por deformacão

• Autor(a) principal: Bresolin, Francisco Luiz
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/243268
• topic: Propriedades mecânicas dos materiais; Anisotropia; Simulação numérica; Deformation-induced anisotropy; Variational; CODF; Damage; Plasticity; Viscosity

Diferentes materiais, em especial materiais poliméricos sintéticos ou naturais, apresentam uma forte tendência ao acúmulo de comportamentos inelásticos com direções preferenciais. Como exemplos de materiais com respostas anisotrópicas, oriundas do acúmulo de inelasticidade, podem ser elencadas os elastômeros com carga e tecidos biológicos, onde se observam os comportamentos de viscoelasticidade e dano, e os materiais termoplásticos com a viscoplasticidade. Os mecanismos internos que regem a evolução da anisotropia diferem para cada material, mas de forma geral se observa que as estruturas internas destes materiais apresentam uma reorientação e/ou acúmulo de deformações permanentes orientados na direção dos carregamentos impostos. Na literatura diversos estudos experimentais apresentam evidências da anisotropia induzida pela deformação em diferentes materiais, contudo observa-se que não existe nenhum modelo consolidado para simulação numérica deste comportamento. Esta carência abre espaço para propostas com contribuição científica relevante em um tópico não muito explorado. Assim, o objetivo principal deste trabalho é desenvolver uma família de modelos constitutivos para materiais que apresentem comportamentos inelásticos anisotrópicos induzidos pela deformação. Para tanto, foi desenvolvida uma estrutura para determinação dos modelos constitutivos empregando um framework variacional, onde foi incorporado o conceito de função de distribuição de cadeias (CODF) para obter este comportamento. Com esta estrutura foram propostos modelos para materiais com acoplamento viscoelástico e dano anisotrópicos, bem como para materiais com viscoplasticidade anisotrópica induzida pela deformação. Por fim, são apresentados exemplos numéricos para compreensão das características desta família de modelos, e para demostrar a capacidade preditiva dos referidos fenômenos inelásticos anisotrópicos. Os resultados obtidos com os modelos desenvolvidos foram capazes de representar de forma qualitativa o comportamento de diferentes materiais poliméricos.