A caracterização do comportamento mecânico dos materiais é da maior importância em diversas áreas que vão desde a engenharia civil, passando pela aeronáutica, metalurgia, etc. Este estudo torna-se fundamental para obter uma correta modelação teórica de processos de fabrico, ou no momento de decidir se um determinado projeto é passível de ser concretizado e, caso seja, se estão reunidas as condições de segurança para a sua realização. Na análise de um material é preciso identificar de entre as suas características mecânicas as que influenciam de forma significativa a análise do problema concreto a resolver, por exemplo a exequibilidade de um projeto. Uma dessas características que muitas vezes tem de ser considerada é o seu comportamento elastoplástico. A elastoplasticidade diz respeito à característica de um material que quando sujeito a esforços apresenta duas componentes de deformação: uma elástica e outra plástica. Para o estudo deste comportamento pode recorrer-se ao Modelo Clássico de Elastoplasticidade que é baseado no Critério de von Mises com uma lei de plasticidade associada, uma lei de encruamento, uma condição de coerência e uma condição de carga-descarga de Kuhn-Tucker. Dado haver diferentes tipos de encruamento, deve ser também objecto de análise o comportamento elastoplástico do material perante estas diferenças. Neste contexto, ou seja, na análise do comportamento elastoplástico dos materiais, a modelação por elementos finitos desempenha um papel importante dado que, no caso multidimensional, estão envolvidos modelos teóricos complexos. Assim, no presente trabalho pretende-se: (i) interpretar o Modelo Clássico de Elastoplasticidade e as principais leis de encruamento linear (isotrópico, cinemático e misto); (ii) implementar numericamente um algoritmo tridimensional para ensaios de reversão de carga, procedendo à adaptação e generalização do programa Plast1D para condições 3D; (iii) aplicar o programa desenvolvido para diferentes situações de reversão de carga; (iv) analisar e validar os resultados obtidos através da simulação de ensaios de reversão e carga.

The characterization of the mechanical behavior of a material is central in a number of several areas, ranging from Civil Engineering to Aeronautics and Metallurgy. This study sustains not only the possibilities for obtaining a suitable theoretical modeling for manufacturing processes but also decision-making on the feasibility of a given project and whether it meets the required safety conditions. Through material analysis, mechanical characteristics must be identified that significantly influence the analysis of the concrete problem to be solved, including whether the project is feasible or not. Elastoplasticity, a common behavior under consideration, refers to the characteristic of a material that, when subjected to stress, presents two components of deformation: elastic and plastic. For the study of this behavior, the Classical Elastoplasticity Model, based on the von Mises Criterion, with an associated plasticity law, a hardening law, a coherence condition and a Kuhn-Tucker loading-unloading condition can be used. Since there are different types of hardening, the elastoplasticity behavior of the material must also be analyzed. In the analysis of the elastoplastic behavior of the materials, finite element modeling plays an important role given that, in the multidimensional case, complex theoretical models are involved. Thus, the main goals of the present project are: (i) to interpret the Classical Elastoplasticity Model and the main linear hardening laws (isotropic, kinematic and mixed); (ii) to implement numerically an algorithm for load reversal tests, by the adaptation and generalization of the code Plast1D for 3D conditions; (iii) to apply the computer program developed for different load reversal situations; and (iv) to analyze and validate the results obtained through the simulation of load reversal tests.

Mestrado em Engenharia Mecânica