00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Tese
Título: Análise elastoplástica de meios bidimensionais com microestrutura porosa
Título(s) alternativo(s): Elastoplastic analysis of bidimensional medium with porous microstructure
Autor(es): Várady Filho, Christiano Augusto Ferrario
Primeiro Orientador: Cavalcante, Márcio André Araújo
metadata.dc.contributor.referee1: Lira, William Wagner Matos
metadata.dc.contributor.referee2: Almeida, Francisco Patrick Araujo
metadata.dc.contributor.referee3: Tita, Volnei
metadata.dc.contributor.referee4: Pituba, José Julio de Cerqueira
Resumo: Os avanços da tecnologia permitiram o surgimento de uma nova geração de materiais compósitos avançados, projetados para atendimento de requisitos bastante específicos da indústria moderna. Nos últimos anos, percebe-se um grande esforço voltado para o entendimento e a descrição do comportamento de materiais compósitos/porosos periódicos ou estatisticamente homogêneos por meio de diversas técnicas de simulação computacional. No contexto da descrição do comportamento mecânico, pode-se citar como um desafio a relação entre o desempenho e precisão da técnica e o custo computacional da análise realizada. Nesse sentido, o presente trabalho visa analisar o comportamento mecânico elastoplástico de meios bidimensionais com microestrutura porosa periódica empregando a abordagem da Transformation Field Analysis (TFA) como uma alternativa à análise convencional em elementos finitos, além de avaliar seu custo-benefício. Além do estudo das formulações necessárias, implementa-se um ambiente computacional em elementos finitos acoplado à TFA e realiza-se uma avaliação da sua precisão e do tempo computacional dispendido. As análises realizadas consideram a micromecânica do material, com obtenção dos parâmetros constitutivos efetivos do material heterogêneo periódico e tensões e deformações médias nos elementos finitos que compõem a malha do domínio discretizado de análise. Para tal, calculam-se os Tensores de Concentração de Deformações e os Tensores de Influência, necessários às análises realizadas via TFA. Também é realizado um estudo sobre as superfícies de plastificação de meios bidimensionais com microestrutura porosa periódica, considerando-se diferentes geometrias e arranjos para os furos. Com isso, pode-se observar cenários interessantes de aplicação da técnica bem como seu desempenho na obtenção do campo de deformações plásticas locais. Além disso, pode-se constatar que houve um ganho significativo no tempo de processamento necessário para geração de superfícies de plastificação em comparação à análise convencional empregando o método dos elementos finitos.
Abstract: Advances in technology allowed the development of a new generation of advanced composite materials designed to meet particular requirements created by modern industry. In recent years, there has been a great effort to understand and describe the behavior of periodic or statistically homogeneous composite and porous materials through various computer simulation techniques. Regarding mechanical behavior evaluation, it can be mentioned the challenge of relating the performance and accuracy of the numerical technique and the computational cost of the analysis. The present work evaluates the elastoplastic mechanical behavior of two-dimensional media with periodic porous microstructure using the Transformation Field Analysis (TFA) approach as an alternative to FEM and assesses its cost-effectiveness. A finite element computational environment is implemented, integrated with the formulation mentioned above, and an evaluation of its accuracy and computational time is carried out. The analyzes take into account the micromechanics of the material, obtaining the effective constitutive parameters of the periodic heterogeneous material and average stresses and strains in the finite elements that compose the mesh of the discretized domain of analysis. For this purpose, we assessed the Strain Concentration and Influence Tensors, which are necessary for applying the TFA. Next, a study is conducted on the plastic surfaces of two-dimensional media with periodic porous microstructure, considering different geometries and arrangements for the holes. Thus, it was possible to observe interesting scenarios for applying the technique and its performance in obtaining local plastic strain fields. In addition, it can also be seen that there was a significant gain in the processing time needed to generate plastic surfaces compared to conventional analysis using the finite element method.
Palavras-chave: Transformation Field Analysis
Materiais porosos - Microestrutura
Modelagem de materiais
Porous microstructure
Materials modelling
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Materiais
Citação: VÁRADY FILHO. Christiano Augusto Ferrario. Análise elastoplástica de meios bidimensionais com microestrutura porosa periódica. 2022. 97 f. Tese (Doutorado em Materiais) - Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Materiais, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/8633
Data do documento: 31-ago-2021
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