Caracterização do comportamento mecânico de aços de alto desempenho

Abstract

Actualmente, devido ao surgimento de novos materiais, nomeadamente os aços de alto desempenho, tem-se verificado a necessidade de promover a caracterização adequada do seu comportamento mecânico através de modelos constitutivos. Neste trabalho determinam-se os parâmetros constituintes de alguns modelos constitutivos para os aços DP 780-HY, DP 780, DP 600, DP 980, TWIP 940, AISI 304*, AISI 304 e AISI 316L através de uma metodologia inversa. O problema inverso de identificação de parâmetros pretende determinar os parâmetros pertencentes a modelos numéricos que melhor caracterizem o comportamento real dos materiais. Para isso confrontam-se ensaios experimentais, que evidenciam o comportamento do material, com resultados obtidos numericamente de forma a aproximá-los. Este processo consiste em minimizar uma função que define a diferença entre os resultados experimentais e numéricos utilizando um método de optimização. A estratégia de identificação utilizada recorreu a um algoritmo baseado no gradiente e a um programa de simulação pelo Método dos Elementos Finitos (MEF). A análise da qualidade dos parâmetros identificados para os diferentes modelos de comportamento foi efectuada comparando as curvas tensãodeformação experimentais com as curvas obtidas pela simulação numérica pelo MEF. Também se efectuou uma comparação de desempenho para modelos de comportamento similares em cada material seleccionado. Adicionalmente, procedeu-se a uma análise de sensibilidade do processo de identificação (i) aos parâmetros iniciais seleccionados, (ii) ao peso atribuído aos diferentes ensaios, (iii) ao método de optimização utilizado e (iv) ao critério de cedência anisotrópico utilizado no modelo de comportamento.

Currently, due to the emergence of new materials, namely advanced high strength steels (AHSS), it has emerged the need to promote the proper characterization of the mechanical behavior through constitutive models. This work determinates the constituent parameters of some constitutive models for steels, such as DP 780-HY, DP 780, DP 600, DP 980, TWIP940, AISI 304*, AISI 304 and AISI 316L through a inverse methodology. The inverse problem of parameters identification shall be to determine the parameters belonging to numerical models that best characterizes the actual behavior of materials. For that experimental tests confront themselves, that shows the behavior of the material, with results obtained numerically in order to approach them. This process is to minimize a function that defines the difference between experimental and numerical results using a method of optimization. The identification strategy used resorted to a gradient based algorithm and a program of simulation by finite element method (FEM). The quality analysis of parameters identified for the different models of behavior was carried out by comparing the experimental stress-strain curves with the curves obtained by numerical simulation by the FEM. There are also carried out a performance comparison to similar behavior models in each selected material. Additionally, has been done the sensitivity analysis of the identification process (i) the initial parameters selected, (ii) the weight assigned to various tests, (iii) the optimization method used and (iv) the anisotropic yield criteria used in the model of behavior.