Metodologia de optimização de processos de conformação plástica

Abstract

A simulação de processos de conformação plástica utilizando o método dos elementos finitos encontra-se hoje bem disseminada, abrindo portas a novos desenvolvimentos e a resolução de novos tipos problemas, tais como os problemas inversos. Nesta dissertação irão ser abordados dois tipos de problemas inversos: os problemas de identificação de parâmetros e os problemas de optimização de forma. Estes problemas podem ser formulados como problemas de optimização. O propósito desta dissertação é propor uma metodologia de optimização de processos de conformação plástica. Para isso foi desenvolvido um algoritmo de optimização que utiliza quer um programa de simulação por elementos finitos, quer um programa de optimização numérica. De modo a validar o algoritmo desenvolvido foram realizadas várias validações. No que toca à optimização de parâmetros foram desenvolvidas duas aplicações. Na primeira é feita a identificação de parâmetros de um modelo de encruamento elasto-plástico não linear, na segunda foi feita a identificação dos parâmetros do material em simultâneo com o coeficiente de atrito. Na optimização de forma é optimizada a forma de um provete cilíndrico de modo a que após a sua compressão se evite o efeito barril característico destes ensaios. Os resultados globais da metodologia desenvolvida são positivos e conclui-se que esta tem grande potencial para aplicações e desenvolvimentos futuros.

ABSTRACT: The simulation of metal forming using FEM is today well established. This opens the doors to solving new and more complex problems such as the inverse problems. In this thesis there will be solved two types of inverse problems, the parameter identification problem and the shape optimization problem. The purpose of this work is formulating these inverse problems as an optimization problem and to propose a methodology of metal forming process optimization. To reach this goal a optimization algorithm was developed that uses a Finite element program as well as a mathematical optimization program. To validate the developed algorithm several validation problems were made. In the parameter optimization problem there were developed two applications. In the first is made the identification of a non-linear elastic–plastic hardening model, in the second is identified simultaneously the material parameter and friction coefficient identification. The final results are satisfactory and its proved that this kind of applications have great potential for future application and future developments.