Modelos elasto-plásticos e sua influência no processo de dimensionamento de componentes mecânicos

Abstract

Neste trabalho serão analisados os critérios tradicionais de projeto, bem como, critérios mais recentes, com intuito de se verificar a influência dos mesmos no processo de dimensionamento de componentes mecânicos, como uma estrutura de proteção veicular do tipo Roll Over Protection Structure-ROPS. Como primeira parte do trabalho, será feita uma revisão bibliográfica dos critérios de projeto de von Mises, Tresca, Mohr- Coulomb e Bai & Wierzbichi, bem como, uma análise dos principais tipos de estrutura de proteção veicular do tipo ROPS, existentes no mercado. Em uma segunda etapa, serão então implementados numericamente os quatro modelos constitutivos destacados acima em um programa acadêmico de elementos finitos desenvolvido em linguagem FORTRAN 90, onde o método da decomposição do operador e a integração impicita de Euler serão aplicados. Posteriormente, será escolhido um protótipo de estrutura ROPS com o intuito de se estudar a influencia dos modelos constitutivos no dimensionamento da estrutura, a modelagem em CAD do componente é realizada em ferramenta comercial GID-11 onde são também geradas as malhas de elemento finitos e bem como a analise do pos-procesado de resultados. Como etapa final, serão analisados dados como a distribuição da tensão equivalente ao longo da estrutura, bem como, o nível deformação plástica equivalente e dados elasto-plásticos como o nível de triaxialidade e o ângulo de Lode normalizado. Possíveis mudanças de forma, dimensões físicas e mudanças de materiais estruturais serão também alvo de análise. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

In this work, it is analyzed the traditional and advanced criteria of project, in order to check their influence on the process of design of mechanical components, such as, the roll over protection structure-ROPS. In the first part of the work, a bibliographic review of the project criteria of von Mises, Tresca, Mohr-Coulomb and Bai & Wierzbicki is done, as well as, on the main types of ROPS, developed in the market. In a second step, numerical algorithms are suggested for the constitutive models under study and implemented in an academic finite element framework developed in FORTRAN 90 language, where the operator split methodology and the backward Euler scheme are applied. Furthermore, a roll over protection structure is taken, in order to performing the numerical simulations and analyzing the influence of important elasto-plastic parameters on the mechanical behavior of materials and the design of the structure. The CAD modeling component is held in GID-11 commercial tool which are also generated finite element meshes as well as the analysis and the post-processed results. With a final step, the distribution data as of the equivalent stress along the structure will be analyzed as well the level of equivalent plastic strain and elastic-plastic parameters, such as the level of triaxiality and the normalized Lode angle. Possible changes in the form, physical dimensions and changes in structural materials are also being analyzed.