Desenvolvimento de uma ferramenta numérica para análise de fratura dúctil em materiais termo-viscoplásticos altamente deformáveis

• Processo: 18/20036-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 24 de julho de 2019
• Data de Término da vigência: 23 de julho de 2020
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: João Paulo Pascon
• Beneficiário: João Paulo Pascon
• Pesquisador Anfitrião: Haim Waisman
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Columbia University in the City of New York, Estados Unidos
• Assunto(s): Método dos elementos finitos Mecânica computacional Fratura dúctil
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Fratura ductil | Materiais altamente deformáveis | Método do Campo de Fase | Método dos Elementos Finitos | Termo-viscoplasticidade | Mecânica Computacional

Resumo

Este projeto aborda análise numérica via elementos finitos de fratura dúctil em materiais altamente deformáveis, incluindo efeitos térmicos e inelásticos. Esse tópico de pesquisa, além de ser desafiador do ponto de vista de complexidade, encontra inúmeras aplicações práticas na engenharia e na indústria. Entre as leis constitutivas mais utilizadas, destaca-se o modelo de dano de Gurson-Tvergaard-Needleman (GNT), empregado para prever o crescimento de vazios em metais porosos. Em relação à modelagem numérica, uma estratégia inovadora que tem sido aplicada, com sucesso, na análise de fratura e propagação de trincas é o chamado Método do Campo de Fase (MCF), do inglês Phase-field Method, no qual a trinca é modelada como um ente contínuo por um processo de regularização de sua superfície. O objetivo central deste projeto de pós-doutorado no exterior é incluir a análise de fratura dúctil na formulação numérica do grupo hospedeiro, que possui ampla experiência em análises dinâmicas, via elementos finitos, do processo de fratura frágil de materiais em regime termo-viscoplástico de grandes deformações. Todo o projeto de pesquisa pretendido será realizado presencialmente no grupo hospedeiro com uso de computadores. Além de definir a formulação constitutiva a ser utilizada após uma intensa revisão bibliográfica, pretende-se implementar as modificações necessárias no código computacional do grupo e empregar o programa resultante para simular diversos problemas mecânicos. Com os resultados numéricos dessas simulações, serão investigados os efeitos da temperatura e da taxa de carregamento no comportamento mecânico exibido pelo material com relação à ocorrência de fratura dúctil, aos níveis de deformação plástica e à propagação de trincas.