Modelo constitutivo para previsão do comportamento cíclico da liga 7050-T6

Abstract

Esta dissertação teve como principal objetivo a implementação de um modelo constitutivo que caracterizasse a resposta elastoplástica cíclica da liga de alumínio AA 7050-T6 utilizando o software de elementos finitos ADINA®.A modelação do comportamento cíclico da liga foi feita com base em resultados experimentais obtidos através de ensaios de fadiga oligocíclica efetuados em controlo de amplitude de deformação total, entre 0,6% e 1,75%, e com razões de deformação de -1, 0 e 0,5. O modelo aplicado define o comportamento plástico cíclico do material através do critério de cedência de von Mises, de duas leis de encruamento: isotrópico e cinemático, e de uma regra de fluxo associada ao critério de von Mises. Através das leis de encruamento, respetivas ao modelo constitutivo, e pela metodologia abordada por Prates, [20], obteve-se uma aproximação inicial dos parâmetros de encruamento do material, tendo-se procedido com simulações numéricas dos ensaios de fadiga num sólido cúbico tridimensional. Posteriormente efetuou-se o ajustamento dos parâmetros através da análise comparativa entre as curvas de histerese de tensão-deformação experimentais e as resultantes das simulações numéricas, tendo-se conseguido simular com sucesso a resposta cíclica da liga quando solicitada em controlo de amplitude de deformação de 1,5% a 1%, com razão de deformação -1, 0 e 0,5 e de 1,75% e 0,8%, com razão de deformação de -1 e 0. Conclusivamente, o procedimento desenvolvido é suficientemente robusto para simular satisfatoriamente as formas dos circuitos estáveis, assim como, para determinar as densidades de energia de deformação plástica e total para as diferentes amplitudes e razões de deformação.

The main objective of this study was the implementation of a constitutive model able to characterize the cyclic elastoplastic response of the AA 7050-T6 aluminum alloy using the ADINA® finite element software. The modelling of the alloy's cyclic behavior was based on experimental results from low-cycle fatigue tests performed under strain-controlled mode with total strain amplitudes between 0,6% and 1,75% and strain ratios of -1, 0 and 0,5. The model defines the cyclic plastic behavior of the material according to the von Mises yield criterion, a flow rule related to it, and two hardening laws - isotropic and kinematic. Through the respective constitutive model hardening rules and the methodology used by Prates, [20], an initial estimate of the material hardening parameters was obtained, followed by numerical simulations of the fatigue tests on a tridimensional cubic solid.Afterwards, an adjustment was made to the parameters by means of a comparative analysis between the experimental stress-strain hysteresis loops and those obtained from the numerical simulations, resulting in the successful simulation of the alloy’s behavior, of low cyclic fatigue tests, in constant amplitude strain control of 1,5%, 1,25%, 1% (with strain ratios of -1, 0, 0,5), 1,75% and 0,8% (with strain ratios of -1 and 0). In conclusion, the procedure developed is sufficiently accurate to satisfactorily simulate the stable circuits shapes, as well as to determinate the total and plastic strain energy densities for the several amplitude and strain ratios.