Title

MODELAGEM POR ELEMENTOS FINITOS DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DO COBRE SUBMETIDO À COMPRESSÂO PLANA SEGUIDA DE TRAÇÃO

FINITE ELEMENT ANALYSIS OF THE STRAIN GRADIENTS IN COPPER UNDER PLANE COMPRESSION FOLLOWED BY TENSILE TESTING

Authorship

MONTEIRO, LUCAS FIGUEIREDO; SANTOS, RENATO COUTINHO DOS; RIBEIRO, LORENA ISABELA DE OLIVEIRA; PEREIRA, PEDRO HENRIQUE RODRIGUES

MONTEIRO, LUCAS FIGUEIREDO

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SANTOS, RENATO COUTINHO DOS

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RIBEIRO, LORENA ISABELA DE OLIVEIRA

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PEREIRA, PEDRO HENRIQUE RODRIGUES

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DOI

10.5151/2594-4711-42066

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Abstract

Este estudo investigou a viabilidade da combinação entre o ensaio de compressão plana – Ensaio Ford seguido do ensaio de tração como métodos alternativos para a simulação física da laminação. Foram realizadas simulações via método dos elementos finitos em chapas de cobre, inicialmente, com 1,0 mm de espessura, reduzidas para 0,5, 0,25 e 0,10 mm por compressão plana, utilizando matrizes Ford com larguras de 2 e 4 mm. O método analítico aplicado aos dados de força e variação de espessura demonstrou ser eficaz na previsão das curvas de fluxo plástico até deformações efetivas médias de ~0,70, com boa concordância entre os resultados simulados e o critério de Considère para o surgimento da estricção. As simulações confirmaram a ocorrência de estado plano de tensões nas chapas tracionadas, além de evidenciar a influência da espessura inicial e da largura da matriz Ford sobre os gradientes de deformação. A configuração com espessura intermediária (0,25 mm) apresentou melhor equilíbrio entre uniformidade da deformação e viabilidade técnica. Os resultados apontam para o potencial da abordagem como uma alternativa prática, de baixo custo e precisa para a caracterização de propriedades constitutivas.

THIS STUDY INVESTIGATED THE FEASIBILITY OF COMBINING PLANE STRAIN COMPRESSION FOLLOWED BY TENSILE TESTING AS ALTERNATIVE METHODS FOR THE PHYSICAL SIMULATION OF FLAT ROLLING. FINITE ELEMENT SIMULATIONS WERE PERFORMED ON COPPER SHEETS INITIALLY 1.0 MM THICK, WHICH WERE REDUCED TO 0.5, 0.25, AND 0.10 MM BY PLANE COMPRESSION USING DIES WITH WIDTHS OF 2 AND 4 MM. THE ANALYTICAL METHOD APPLIED TO THE LOAD AND INSTANTANEOUS THICKNESS DATA PROVED EFFECTIVE IN PREDICTING THE FLOW CURVES UP TO AN AVERAGE EFFECTIVE STRAIN OF ~0.70, SHOWING GOOD AGREEMENT BETWEEN THE SIMULATION RESULTS AND THE CONSIDèRE CRITERION FOR THE ONSET OF NECKING. THE SIMULATIONS CONFIRMED THE OCCURRENCE OF DEFORMATION UNDER PLANE STRESS IN THE TENSILE-TESTED SHEETS AND REVEALED THE INFLUENCE OF THE INITIAL THICKNESS AND DIE WIDTH ON THE STRAIN GRADIENTS. THE INTERMEDIATE THICKNESS CONFIGURATION (0.25 MM) OFFERED THE BEST BALANCE BETWEEN STRAIN HOMOGENEITY AND EXPERIMENTAL FEASIBILITY. THE RESULTS HIGHLIGHT THE POTENTIAL OF THIS APPROACH AS A LOW-COST, PRACTICAL, AND ACCURATE PROCEDURE FOR THE CHARACTERIZATION OF MATERIAL PROPERTIES.

Keywords

Compressão no Estado Plano, Elementos Finitos, Ensaio de Tração

Plane Strain Compression, Finite Element Analysis, Tensile Testing