Simulação de ensaios de puncionamento esférico utilizando o método dos elementos finitos

Almeida, Luiz Fernando Maia de

Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/19042

Document type:	Dissertação
Access type:	Acesso Aberto
Title:	Simulação de ensaios de puncionamento esférico utilizando o método dos elementos finitos
Alternate title (s):	Small punch test simulation using the finite element method
Author:	Almeida, Luiz Fernando Maia de
First Advisor:	Oliveira, Sonia Aparecida Goulart de
First coorientator:	Franco, Sinésio Domingues
First member of the Committee:	Silva Junior, Washington Martins da
Second member of the Committee:	Paes, Marcelo Torres Piza
Summary:	O ensaio de puncionamento esférico, ainda pouco usado no Brasil, é utilizado como alternativa aos ensaios convencionais para avaliação de propriedades mecânicas, podendo ser considerado não destrutivo, uma vez que requer um corpo de prova de pequenas dimensões para ser testado. O objetivo deste trabalho é realizar simulações numéricas destes ensaios para analisar a técnica, bem como verificar a sensibilidade dos resultados à variação de alguns parâmetros. Os experimentos numéricos, quando bem validados, possibilitam a análise de diversos parâmetros de teste com maior facilidade, maior rapidez e menor custo. As simulações foram realizadas no programa comercial STAMPACK®, que faz uso do método dos elementos finitos com integração explícito-dinâmica na base do seu algoritmo. A validação do modelo numérico foi realizada com testes realizados em um equipamento de puncionamento instrumentado, no qual foram testados diferentes tipos de aço. Essa comparação permitiu estimar a complacência do equipamento, tornando possível a correção deste efeito nos resultados experimentais. Dentre os parâmetros do ensaio estudados neste trabalho, a carga de aperto apresentou pouca influência nos resultados dos testes, salvo nos casos extremos. Já a espessura dos corpos de prova tem influência direta no comportamento da curva de resposta, de modo que corpos de prova mais espessos apresentaram menor transição entre os diferentes estágios do ensaio e cargas maiores quando comparados aos corpos de prova menos espessos. Quanto ao atrito, observou-se que sua importância se dá apenas na parte final do ensaio, próximo à carga máxima, influenciando inclusive no comportamento do corpo de prova quanto à ruptura. Por fim, foram obtidas expressões para estimar o limite de escoamento e o limite de resistência, que mostraram bons resultados, principalmente para o limite de escoamento, para o qual os erros foram inferiores a 5%.
Abstract:	The Small Punch Test, a technique that is not very used in Brazil yet, presents as an alternative to conventional tests for the evaluation of mechanical properties and can be considered non-destructive, since it requires small specimen to be tested. The objective of this study is to perform numerical simulations of these tests to analyze this technique, as well as verify the sensitivity of the results to the variation of some parameters. Numerical experiments, when well validated, allow the analysis of several test parameters in an easier, faster and less expensive way than physical experiments. The simulations were performed using STAMPACK®, a finite element software which uses explicit-dynamic integration in its algorithm. The numerical model was validated with Small Punch Tests carried out on instrumented equipment, in which different steels were tested. This comparison allowed equipment compliance to be estimated, making it possible to correct this effect in the experimental results. Among the test parameters evaluated in this study, the clamping force showed little influence on the results, except for extreme cases. Specimen thickness had influenced on the behavior of the test curve, so that thicker specimens led to lower transition between the test stages as well as higher loads, when compared to thinner specimens. As for the friction, it was observed that only the last part of the test, close to the maximum load, was affected. Its effect also changed the specimen behavior in the rupture. Finally, expressions were obtained to estimate yield strength and ultimate tensile strength. They showed good results, mainly for the yield strength, for which the errors were less than 5%.
Keywords:	Engenharia mecânica Métodos de simulação Método dos elementos finitos Ensaio de Puncionamento Esférico Propriedades Mecânicas Método dos Elementos Finitos Small Punch Test Mechanical Properties Finite Element Method
Area (s) of CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Language:	por
Country:	Brasil
Publisher:	Universidade Federal de Uberlândia
Program:	Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote:	ALMEIDA, Luiz Fernando Maia de. Simulação de ensaios de puncionamento esférico utilizando o método dos elementos finitos. 2017. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2017.323
Document identifier:	http://doi.org/10.14393/ufu.di.2017.323
URI:	https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/19042
Date of defense:	6-Apr-2017
Appears in Collections:	DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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