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Título: Verificação da validade da regra de Neuber para um modelo elastoplástico, com relação tensão-deformação via equação de Ramberg-Osgood, mediante modelagem numérica
Título(s) alternativo(s): Verification of the validity of Neuber’s rule for an elastoplastic model, with stress-strain relationship via the Ramberg-Osgood equation, through numerical modeling
Autor(es): Guarneri, Maria Luiza Gonzales
Orientador(es): Torres, Diego Amadeu Furtado
Palavras-chave: Tensão - Concentração
Elastoplasticidade
Deformações (Mecânica)
Stress concentration
Elastoplasticity
Deformations (Mechanics)
Data do documento: 30-Out-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Citação: GUARNERI, Maria Luiza Gonzales.Verificação da validade da regra de Neuber para um modelo elastoplástico, com relação tensão-deformação via equação de Ramberg-osgood, mediante modelagem numérica. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2023.
Resumo: Conhecer os efeitos de descontinuidades geométricas é de grande relevância em projetos de componentes de máquinas uma vez que, geralmente, estas perturbações geométricas favorecem a nucleação de uma trinca de fadiga em sua vizinhança. Neste sentido, o presente estudo possui como objetivo a verificação da validade da regra de Neuber para um modelo constitutivo elastoplástico com relação tensão-deformação via equação de Ramberg-Osgood. Para isto, o Método de Elementos Finitos foi empregado, com o auxílio do software ANSYS. A regra de Neuber é difundida como procedimento para se incorporar o efeito da perda da proporcionalidade entre tensão e deformação na análise de concentração de tensão em fadiga, especialmente no regime de baixo ciclo. Apesar de sua cotidiana aplicação, tal regra é assentada sobre a premissa da elastoplasticidade ideal, que é uma hipótese bastante distante do comportamento real dos materiais. Foram examinados campos de tensões e deformações em placas contendo entalhes elípticos com diferentes agudezas, considerando modelos bidimensionais com estado plano de tensões. Buscou-se acompanhar a evolução da zona de processo plástico no fundo dos entalhes mediante aplicação de carregamentos com reversão de sinal, até o fechamento de um ciclo, com consequente surgimento de tensões residuais. Especificamente, foi considerada a hipótese de encruamento isotrópico, por meio de um modelo elastoplástico multilinear. O modelo foi ajustado para representar a equação de Ramberg- Osgood, que é bastante empregada para descrever o comportamento tensão-deformação de ligas de alumínio, que são de especial interesse na indústria aeronáutica. Ao final das análises a Regra de Neuber não foi validada para os determinados parâmetros utilizados.
Abstract: Knowing the effects of geometric discontinuities is of great relevance in machine component designs since, generally, these geometric perturbations favor the nucleation of a fatigue crack in its vicinity. In this sense, the present study aims to verify the validity of Neuber’s rule for a elastoplastic constitutive model with stress-strains relationship via the Ramberg-Osgood equation. For this, the Finite Element Method was used, with the help of the ANSYS software. The Neuber’s rule is widespread as a procedure to incorporate the effect of loss of proportionality between stress and strain in the stress concentration analysis in fatigue, especially in the low cycle regime. Despite its daily application, such a rule is based on the premise of ideal elastoplasticity, which is a hypothesis quite distant from the real behavior of materials. Stress and strain fields were examined in plates containing elliptical notches with different sharpnesses, considering two-dimensional models with the plane stress state. It was sought to follow the plastic process zone evolution at the bottom of the notches by applying loads with sign reversal, until the closing of a cycle, with the consequent emergence of residual stresses. Specifically, the hypothesis of isotropic hardening was considered through a multilinear elastoplastic model. The model was adjusted to represent the Ramberg-Osgood equation, which is widely used to describe the stress-strain behavior of aluminum alloys, which are of special interest in the aeronautical industry. At the end of the analyzes, Neuber’s Rule was not validated for the certain parameters used.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33563
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