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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/13151
Tipo: | Tese |
Título: | Estudo sobre modelos micromecânicos de campos médios para homogeneização de materiais compósitos e porosos elastoplásticos |
Autor(es): | Araújo, José Antônio França de |
Primeiro Orientador: | Marques, Severino Pereira Cavalcanti |
metadata.dc.contributor.referee1: | Cavalcante, Márcio André Araújo |
metadata.dc.contributor.referee2: | Lages, Eduardo Nobre |
metadata.dc.contributor.referee3: | Ramos Júnior, Adeildo Soares |
metadata.dc.contributor.referee4: | Pituba, José Júlio de Cerqueira |
metadata.dc.contributor.referee5: | Maghous, Samir |
Resumo: | No presente trabalho, por meio da micromecânica de campos médios, as propriedades elásticas efetivas e o comportamento elastoplástico de materiais bifásicos são investigados. Os materiais apresentam inclusões elásticas perfeitamente aderidas à matriz dúctil ou poros distribuídos aleatoriamente no espaço, podendo ser alinhados ou desalinhados. O comportamento elastoplástico do material efetivo é avaliado na forma de taxa de tensão (ou de deformação) utilizando o método incremental e homogeneizado conforme o esquema de Mori-Tanaka. O escoamento da matriz metálica do material bifásico é governado pelo critério de von Mises, em que são consideradas condições isotérmicas e deformações infinitesimais. Após o escoamento, o tensor constitutivo isotrópico da matriz assume a forma de um tensor constitutivo tangente, anisotrópico, no qual, usando métodos matemáticos de aproximação, pode-se utilizar a parcela isotrópica para a determinação do tensor constitutivo tangente efetivo. Durante o comportamento elastoplástico, a matriz pode apresentar endurecimento isotrópico não linear ou cinemático linear. Para alcançar os objetivos deste trabalho, são desenvolvidos algoritmos que possibilitam investigar as limitações do uso do operador constitutivo tangente da matriz, seja anisotrópico ou obtido por aproximação isotrópica, bem como, a aplicação do tensor de Eshelby tangente ou tensor de Eshelby para o Meio Elastoplástico (MEP). Os resultados obtidos indicam que a precisão do comportamento elastoplástico de um material heterogêneo pode ser afetada pela escolha do método e do procedimento de aproximação isotrópica do operador constitutivo da matriz elastoplástica. Observa-se também que, em compósitos que possuem inclusões rígidas com geometria elipsoidal, o tensor de Eshelby para o MEP apresenta limitações, fornecendo resultados satisfatórios apenas para inclusões rígidas que possuem geometria esférica. Por outro lado, não são observadas limitações quanto à geometria do poro, mostrando resultados satisfatórios para qualquer razão de aspecto. Finalizando as contribuições deste trabalho, é apresentada uma abordagem que deduz o tensor de concentração de deformação para matrizes dúcteis que possuem poros esféricos ou esferoidais desalinhados, sendo observada uma boa concordância com resultados semianalíticos e numéricos publicados na literatura. |
Abstract: | In the present work, the effective elastic properties and elastoplastic behavior of biphasic materials are investigated through the micromechanics of mean fields. The materials have elastic inclusions perfectly adhered to the matrix or randomly distributed pores in space, which can be aligned or misaligned. The elastoplastic behavior of the effective material is evaluated in the form of stress (or strain) rate using the incremental and homogenized method according to the Mori-Tanaka scheme. The flow of the biphasic metal matrix is governed by the von Mises criterion, in which isotropic conditions and infinitesimal deformations are considered. After the flow, the isotropic constitutive tensor of the matrix takes the form of an anisotropic tangent constitutive tensor, in which, by mathematical approximation methods, the isotropic part can be used to determine the effective tangent constitutive tensor. During the elastoplastic behavior, it is assumed that the matrix has nonlinear isotropic hardening or linear kinematic hardening. To achieve the objectives of this work, algorithms were developed that enable the investigation of the limitations of using the tangent constitutive operator of the matrix, whether anisotropic or obtained by isotropic approximation, as well as the application of the tangent Eshelby tensor or Eshelby tensor for the Elastoplastic medium (EPM). The results obtained indicate that the accuracy of the elastoplastic behavior of a heterogeneous material can be affected by the choice of the method and the isotropic approximation procedure of the elastoplastic matrix constitutive operator. It was also observed that in composites that have rigid inclusions with ellipsoidal geometry, the Eshelby tensor for the EPM had limitations, providing satisfactory results only for rigid inclusions with spherical geometry. On the other hand, no limitations were observed regarding the pore geometry, showing satisfactory results for any aspect ratio. Finally, an approach was presented that deduces the strain concentration tensor for ductile matrices that have misaligned spherical or spheroidal pores, with good agreement observed with experimental results and published in the literature. |
Palavras-chave: | Micromecânica de campos médios Materiais porosos Elastoplasticidade Materiais compósitos Micromechanics of mean fields Porous materials Elastoplasticity Composites materials |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Materiais |
Citação: | ARAÚJO, José Antônio França de. Estudo sobre modelos micromecânicos de campos médios para homogeneização de materiais compósitos e porosos elastoplásticos. 2024. 237 f. Tese (Doutorado em Materiais) – Programa de Pós-Graduação em Materiais, Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2023. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/13151 |
Data do documento: | 29-ago-2023 |
Aparece nas coleções: | Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC |
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