Title

Simulação por Elementos Finitos de Processos de Laminação a Quente

Simulação por Elementos Finitos de Processos de Laminação a Quente

Authorship

T. DE LIMA, REYNALDO

T. DE LIMA, REYNALDO

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DOI

10.5151/2594-5297-LA2880

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Abstract

Os processos de conformação mecânica de sólidos envolvem comportamento não linear em decorrência das grandes deformações inelásticas(p1ásticas ou viscoplásticas), que ocorrem conjuntamente com deformações elásticas, em geral também finitas. Como consequência, tais processos exibem um pronunciado acoplamento entre os fenômenos mecânicos de deformação e os fenômenos térmicos associados a estes. Em geral, a maior parte da energia associada às deformações inelásticas contribui para a produção entropia, levando a um aumento localizado das temperaturas no sólido. O desequilíbrio atingido no campo de temperaturas induz um transiente de energia térmica (condução de calor), que altera as condições de deformabilidade do sólido a ser conformado. Neste trabalho é apresentada, no contexto do método dos elementos finitos, uma estratégia de análise, que se baseia em Green-Naghdi (1965) e Argyris -Doltsinis (1981) e que vem sendo utilizada pelo autor para a análise de processos de conformação mecânica com ou sem acoplamento térmico. Primeiramente, na seção 1, discute-se a dedução da equação do movimento, dando-se ênfase à cinemática das deformações finitas e à utilização de um modelo constitutivo rígido-visco plástico. Em seguida, na seção 2, é tratada a formulação do problema térmico e a questão do acoplamento com o problema mecânico, tendo por base a equação da conservação da energia térmica. Na seção 3, são apresentadas, respectivamente, as técnicas numéricas utilizadas na solução dos problemas mecânico e térmico, e discutidas questões numéricas relativas ao acoplamento termo-mecânico. Por fim, na seção 4, a eficiência das técnicas numéricas empregadas é demonstrada em dois exemplos de conformação mecânica. São mostrados os resultados numéricos de um problema de forjamento livre envolvendo analise axisimétrica e da simulação de um processo de Laminação a quente envolvendo análise tridimensional.

Os processos de conformação mecânica de sólidos envolvem comportamento não linear em decorrência das grandes deformações inelásticas(p1ásticas ou viscoplásticas), que ocorrem conjuntamente com deformações elásticas, em geral também finitas. Como consequência, tais processos exibem um pronunciado acoplamento entre os fenômenos mecânicos de deformação e os fenômenos térmicos associados a estes. Em geral, a maior parte da energia associada às deformações inelásticas contribui para a produção entropia, levando a um aumento localizado das temperaturas no sólido. O desequilíbrio atingido no campo de temperaturas induz um transiente de energia térmica (condução de calor), que altera as condições de deformabilidade do sólido a ser conformado. Neste trabalho é apresentada, no contexto do método dos elementos finitos, uma estratégia de análise, que se baseia em Green-Naghdi (1965) e Argyris -Doltsinis (1981) e que vem sendo utilizada pelo autor para a análise de processos de conformação mecânica com ou sem acoplamento térmico. Primeiramente, na seção 1, discute-se a dedução da equação do movimento, dando-se ênfase à cinemática das deformações finitas e à utilização de um modelo constitutivo rígido-visco plástico. Em seguida, na seção 2, é tratada a formulação do problema térmico e a questão do acoplamento com o problema mecânico, tendo por base a equação da conservação da energia térmica. Na seção 3, são apresentadas, respectivamente, as técnicas numéricas utilizadas na solução dos problemas mecânico e térmico, e discutidas questões numéricas relativas ao acoplamento termo-mecânico. Por fim, na seção 4, a eficiência das técnicas numéricas empregadas é demonstrada em dois exemplos de conformação mecânica. São mostrados os resultados numéricos de um problema de forjamento livre envolvendo analise axisimétrica e da simulação de um processo de Laminação a quente envolvendo análise tridimensional.

Keywords

Conformação mecânica; Elementos finitos; Acoplamento termomecânico; Deformações finitas; Modelagem numérica

Conformação mecânica; Elementos finitos; Acoplamento termomecânico; Deformações finitas; Modelagem numérica