Simulação numérica via elementos finitos da conformação de chapas metálicas por pressão hidrostática (bulge test).

• Autor(a) principal: Abrantes, Jorge Paiva
• Data de Publicação: 2003
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3132/tde-06032024-101422/
• topic: Finite element method; Manufacturing processes (Numerical simulation); Método dos elementos finitos; Processos de fabricação (Simulação numérica)

No presente trabalho são desenvolvidos a metodologia e modelo para, via Método de Elementos Finitos (MEF), simular a conformação de chapa por pressão hidrostática. Foi escolhido para a simulação o ensaio de expansão hidrostática (bulge test). Neste ensaio uma amostra da chapa é fixa em sua borda e pressão hidrostática é aplicada em uma das laterais levando a chapa a deformar-se na forma de um bulbo. A porção da chapa que se deforma em contato com o fluído apresenta histórico de deformação linear e o atrito não está presente durante a deformação. Isto torna tal condição de deformação importante no estudo das propriedades plásticas das chapas e na avaliação de diferentes critérios de escoamento comumente utilizados na simulação em programas comerciais. Para execução das simulações foi utilizado o programa comercial LS-DYNA, que possibilita executar simulações não lineares dinâmicas e quase-estáticas pelo Método dos Elementos Finitos. Em tais simulações foram utilizados diferentes modelos de materiais com critérios de escoamento isotrópico (Von Mises), anisotrópico normal (para materiais CCC) e anisotrópico (Barlat a 3 parâmetros e Barlat a 6 parâmetros para materiais CFC). Todas as avaliações foram feitas mediante comparação dos resultados aqui obtidos com resultados presentes na literatura tais como: os históricos de deformação, a altura do bulbo e as deformações no topo do bulbo. Os resultados apresentados mostram que a metodologia, o modelo MEF desenvolvido e o programa LS_DYNA se mostraram eficazes e confiáveis. Isto é comprovado pelos resultados das simulações que para o aço, utilizando-se modelo de material com anisotropia normal, obteve-se erros de 4,34% quanto à altura do bulbo e 5,20% quanto à deformação em relação a resultados experimentais selecionados da literatura.Para liga de Alumínio 2008-T4, utilizando-se um modelo de material com critério anisotrópico a 6 componentes, obteve-se um erro de 4,56% na altura do bulbo também em relação a resultados experimentais. Quanto ao histórico de deformação, observou-se que para as diferentes geometrias de matrizes, conforme a relação dos eixos b/a das elipses tendem a 0, as linhas representando o histórico de deformação, tendem a linha ´ÉPSILON´menor=0 no espaço das deformações, no plano da chapa, tal qual resultados da literatura. Finalmente, quanto à precisão dos diferentes critérios anisotrópicos de escoamento testados para materiais CFC (cobre, alumínio e ligas como latão), nada pode ser concluído. Indica-se que sejam realizados trabalhos experimentais futuros, para verificar a precisão dos diferentes critérios anisotrópicos, visto que, para tal objetivo, equipamentos precisos e condições são necessárias. Como a metodologia, o modelo MEF desenvolvidos e o programa LS-DYNA se mostraram eficazes e confiáveis, os mesmos deverão ser utilizados em futuras simulações para otimizações de produção de peças em geral cujo processo de fabricação seja de produção seja a conformação por pressão hidrostática minimizando assim o uso do tradicional método de desenvolvimento de ferramentas de conformação por tentativa e erro.