Title

ANÁLISE NUMÉRICA DO COMPORTAMENTO DINÂMICO DE UMA LIGA DE ALUMÍNIO AERONÁUTICO 6061-T6

NUMERICAL ANALYSIS OF THE DYNAMIC BEHAVIOR OF AN AERONAUTICAL 6061-T6 ALUMINUM ALLOY

Authorship

REIS, LUCAS MOURA MONTENEGRO; REIS, LUCAS MOURA MONTENEGRO; JUNIO, RAÍ FELIPE PEREIRA; JUNIO, RAÍ FELIPE PEREIRA; NASCIMENTO, LUCIO FABIO CASSIANO; NASCIMENTO, LUCIO FABIO CASSIANO; MONTEIRO, SERGIO NEVES; MONTEIRO, SERGIO NEVES

REIS, LUCAS MOURA MONTENEGRO

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JUNIO, RAÍ FELIPE PEREIRA

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NASCIMENTO, LUCIO FABIO CASSIANO

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MONTEIRO, SERGIO NEVES

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DOI

10.5151/2594-5327-42660

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Abstract

Neste trabalho, realizou-se uma análise numérica para investigar o comportamento dinâmico da liga de alumínio aeronáutico 6061-T6 submetida à compressão em alta taxa de deformação, utilizando o ensaio de barra de Hopkinson. A simulação foi conduzida no ambiente LS-DYNA, por meio do método explícito de diferenças finitas para modelar as barras incidente e transmitida, além do corpo de prova. O modelo constitutivo adotado considerou o endurecimento por deformação e a dependência da taxa de deformação, desconsiderando os efeitos térmicos.Os resultados apresentaram boa concordância qualitativa com dados experimentais, reproduzindo de forma satisfatória a propagação, transmissão e reflexão das ondas elásticas de tensão. Na comparação com ensaios de compressão quase-estáticos da mesma liga realizado em trabalhos anteriores, observou-se o aumento da tensão de escoamento com a elevação da taxa de deformação, comportamento amplamente reportado na literatura e atribuído a mecanismos metalúrgicos, como o aumento da densidade de discordâncias e a maior restrição ao seu movimento. Embora o modelo numérico tenha superestimado os níveis de tensão e deformação em relação a ensaios reais, demonstrou-se capaz de capturar as principais tendências de resposta do material. Esses resultados indicam a necessidade de ajustes nos parâmetros constitutivos, bem como da inclusão de critérios de fratura e da consideração dos efeitos térmicos da deformação plástica, visando aprimorar a precisão das simulações.

IN THIS WORK, A NUMERICAL ANALYSIS WAS CARRIED OUT TO INVESTIGATE THE DYNAMIC BEHAVIOR OF THE AEROSPACE-GRADE ALUMINUM ALLOY 6061-T6 UNDER HIGH STRAIN RATE COMPRESSION, USING THE HOPKINSON BAR TEST. THE SIMULATION WAS PERFORMED IN THE LS-DYNA ENVIRONMENT, EMPLOYING THE EXPLICIT FINITE DIFFERENCE METHOD TO MODEL THE INCIDENT AND TRANSMITTED BARS, AS WELL AS THE SPECIMEN. THE ADOPTED CONSTITUTIVE MODEL ACCOUNTED FOR STRAIN HARDENING AND STRAIN RATE DEPENDENCY, WHILE NEGLECTING THERMAL EFFECTS. THE RESULTS SHOWED GOOD QUALITATIVE AGREEMENT WITH EXPERIMENTAL DATA, SATISFACTORILY REPRODUCING THE PROPAGATION, TRANSMISSION, AND REFLECTION OF ELASTIC STRESS WAVES. COMPARED TO QUASI-STATIC COMPRESSION TESTS FOR THE SAME ALLOY REPORTED IN PREVIOUS STUDIES, AN INCREASE IN YIELD STRESS WITH HIGHER STRAIN RATES WAS OBSERVED, A BEHAVIOR WIDELY DOCUMENTED IN THE LITERATURE AND ATTRIBUTED TO METALLURGICAL MECHANISMS SUCH AS INCREASED DISLOCATION DENSITY AND GREATER RESTRICTION TO DISLOCATION MOVEMENT. ALTHOUGH THE NUMERICAL MODEL OVERESTIMATED STRESS AND STRAIN LEVELS COMPARED TO EXPERIMENTAL TESTS, IT PROVED CAPABLE OF CAPTURING THE MAIN RESPONSE TRENDS OF THE MATERIAL. THESE FINDINGS HIGHLIGHT THE NEED FOR ADJUSTMENTS TO THE CONSTITUTIVE PARAMETERS, AS WELL AS THE INCLUSION OF FRACTURE CRITERIA AND THE CONSIDERATION OF THERMAL EFFECTS FROM PLASTIC DEFORMATION, IN ORDER TO IMPROVE THE ACCURACY OF THE SIMULATIONS.

Keywords

Barra Hopkinson, Modelagem numérica, Liga de alumínio, Comportamento dinâmico.