Title

Simulação numérica do forjamento multidirecional por MEF: Avaliação dos efeitos da amplitude de deformação em um ciclo de processamento

Numerical Simulation of Multidirectional Forging by FEM: Evaluation of the Effects of Strain Amplitude in a Processing Cycle

Authorship

PARK, VINÍCIUS NOVAES; HAASE, OLAVO CARVALHO; FLAUSINO, PAULA CIBELY ALVES; SILVA, NAYARA APARECIDA NERES DA

PARK, VINÍCIUS NOVAES

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HAASE, OLAVO CARVALHO

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FLAUSINO, PAULA CIBELY ALVES

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SILVA, NAYARA APARECIDA NERES DA

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DOI

10.5151/2594-4711-43969

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Abstract

Este trabalho apresenta uma análise numérica da heterogeneidade de deformação durante o forjamento multidirecional (MDF) de cobre eletrolítico (99,8%) processado por Deformação Plástica Severa (SPD). O objetivo foi avaliar o comportamento mecânico do material sob condições de MDF confinado, considerando diferentes amplitudes de deformação por passe. Para isso, foram realizadas simulações pelo Método dos Elementos Finitos (MEF), utilizando o software QForm, em um ciclo de processamento com duas amplitudes de deformação distintas (Δε ≈ 0,075 e Δε ≈ 0,5), buscando correlacionar a evolução do escoamento plástico com os esforços mecânicos envolvidos. Os resultados demonstraram que a heterogeneidade de deformação é uma característica intrínseca do processo, evidenciada pela maior concentração de tensões e deformações na região central da amostra em ambas as condições analisadas. Entretanto, a menor amplitude de deformação promoveu uma distribuição mais homogênea e gradual das tensões, enquanto a maior amplitude gerou um perfil mais intenso e heterogêneo ao longo do ciclo de processamento. Além disso, observou-se que os resultados obtidos por simulação apresentam boa concordância com dados experimentais reportados na literatura, corroborando a confiabilidade do modelo numérico desenvolvido.

This work presents a numerical analysis of strain heterogeneity during the multidirectional forging (MDF) of electrolytic copper (99.8%) processed by Severe Plastic Deformation (SPD). The objective was to evaluate the mechanical behavior of the material under confined MDF conditions, considering different strain amplitudes per pass. Finite Element Method (FEM) simulations were performed using QForm software for a processing cycle with two distinct strain amplitudes (Δε ≈ 0.075 and Δε ≈ 0.5), aiming to correlate the evolution of plastic flow with the associated mechanical loads. The results demonstrated that strain heterogeneity is an intrinsic characteristic of the process, evidenced by the higher concentration of stresses and strains in the central region of the specimen under both analyzed conditions. However, the lower strain amplitude promoted a more homogeneous and gradual stress distribution, whereas the higher amplitude generated a more intense and heterogeneous profile throughout the processing cycle. Furthermore, the simulation results showed good agreement with experimental data reported in the literature, supporting the reliability of the developed numerical model.

Keywords

Forjamento Multidirecional, Simulação Computacional, Deformação Plástica Severa, Heterogeneidade

Multidirectional Forging, Computational Simulation, Severe Plastic Deformation, Heterogeneity