Engenharia Mecânica
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Dissertação Simulação pelo método dos elementos finitos do processo de conformação por fluência com envelhecimento(2013) Brandão, F. M.A indústria aeroespacial busca sempre a melhoria contínua de seus produtos visando alcançar a menor relação entre peso e resistência mecânica, e isso acarreta no surgimento de inúmeros processos de fabricação, dentre os quais se destaca a conformação por fluência com envelhecimento, do inglês Creep Age Forming (CAF), também conhecido como Creep Forming ou Age Forming. Este processo é empregado na fabricação de painéis de asa e nele atuam simultaneamente três fenômenos: fluência, relaxação e envelhecimento artificial. Temperatura e tempo de processo são definidos para que a fluência não atinja o estágio terciário e para que a peça final atinja as propriedades mecânicas de interesse através do envelhecimento. Com isso o mecanismo de fluência é interrompido, fazendo com que haja o fenômeno de retorno elástico. O retorno elástico deve ser previsto e seu efeito ser compensado no ferramental. Neste trabalho caracterizaram-se as propriedades mecânicas da liga Al 7050 e obteve-se experimentalmente o modelo de fluência que caracteriza o CAF. Com isso, utilizando o método dos elementos finitos simulou-se 2 geometrias propostas, determinando-se assim o retorno elástico, o campo de tensões atuantes e as tensões residuais após o processo.Dissertação Simulação do processo de conformação por fluência e envelhecimento aplicado a chapas de alumínio curvas com e sem reforço longitudinal(2012) Silva, Wallas Weiner daO processo de conformação de chapas de alumínio por fluência e envelhecimento, também conhecido como creep age forming - CAF tem sido utilizado na indústria aeroespacial para a fabricação de componentes de painéis com geometria complexa, principalmente painéis das asas de aeronaves. Através deste processo, é possível envelhecer e conformar o alumínio simultaneamente, melhorando as características mecânicas do material, especialmente do ponto de vista de fadiga, e reduzindo significativamente os custos de fabricação. O CAF baseia-se na complexa combinação de relaxação da tensão por fluência e endurecimento por envelhecimento. Uma das características deste processo é que os valores do retorno elástico costumam ser altos, e isso representa um grande desafio para a fabricação dos painéis. Portanto, faz-se necessário desenvolver métodos para se prever qual o valor total deste retorno elástico, para que se possa saber o formato da ferramenta que ao final do processo de fabricação forneça um produto com a geometria desejada. Neste trabalho busca-se desenvolver um modelo de elementos finitos para que se possa prever o retorno elástico e estudar o campo de tensões residuais na chapa. Foram criados dois modelos de elementos finitos - um com reforçador logitudinal e outro sem - para se investigar o efeito da geometria no valor do retorno elástico. Por fim, os resultados obtidos através da simulação numérica foram comparados com os resultados experimentais obtidos, e a validade deste método foi discutida criticamente. Os resultados obtidos se mostraram satisfatórios para a previsão do retorno elástico.Dissertação Simulação do processo de conformação superplástica pelo método dos elementos finitos(2010) Solosando, Sandro GuilhermeA superplasticidade é a capacidade que alguns materiais possuem de sofrer grandes deformações de maneira homogênea. É obtida em materiais de granulação fina e sob determinadas condições de processamento. As condições de processamento para se obter a superplasticidade são basicamente: baixas taxas de deformação e temperaturas superiores a metade da temperatura absoluta de fusão do material. Este trabalho tem como objetivo simular o processo de conformação superplástica pelo método dos elementos finitos. As simulações de superplasticidade foram realizadas em blanks de geometria circular e retangular e o material destes blanks foi a liga de alumínio 5083. Os blanks circulares foram utilizados tanto para a simulação de expansão livre quanto para a conformação de uma peça cônica; já o blank retangular foi utilizado para a obtenção de uma bandeja retangular. Dos modelos simulados foram obtidos os seguintes resultados: curva de pressão x tempo de conformação, redução da espessura da chapa, deformação plástica na espessura e força de fechamento das matrizes. Nas simulações de expansão livre e de conformação da peça cônica observou-se que as máximas pressão de conformação e força de fechamento das matrizes sofreram uma variação de 3,5% e 12%, nas simulações de expansão livre, e de 13,5% e 10,5%, nas simulações de conformação da peça cônica, quando a malha de elementos finitos foi refinada. Também observou-se que a variação da espessura não foi influenciada quando o refinamento da malha foi realizado nestes modelos. Além disso, notou-se que os valores de redução da espessura, obtidos na simulação de conformação da bandeja retangular, apresentaram uma diferença de até 59% quando comparados com dados experimentais propostos por Luckey, Friedman e Weinmann (2007)- Implementação do modelo unificado de comportamento mecânico para a simulação do creep age forming(2016) Oliveira, M. C.A conformação por fluência com envelhecimento (CFE) foi desenvolvida para atender as novas demandas do mercado aeronáutico, tornando o produto mais competitivo por causar redução nos custos de fabricação e principalmente por gerar um componente com baixa tensão residual. O processo ocorre em ligas de alumínio com a combinação dos processos de conformação e tratamento térmico, em que o tempo da conformação por fluência com envelhecimento é determinado para o material atingir as propriedades mecânicas desejadas. No início da conformação é imposta uma deformação de caráter elástica, que é reduzida durante o processo devido ao aumento da deformação por fluência e ao relaxamento de tensão. No final do processo ao retirar a carga aplicada no componente acontece o retorno elástico devido à parcela de deformação elástica remanescente. O método dos elementos finitos tem sido aplicado no estudo da conformação por fluência com envelhecimento, principalmente para prever o retorno elástico. Contudo para realizar a simulação é necessário definir no programa de elementos finitos o modelo de comportamento mecânico do material durante a conformação. Sendo assim, este trabalho visa implementar um modelo de comportamento mecânico da conformação por fluência com envelhecimento, através de uma sub-rotina inserida no programa MSC. Marc ®. As simulações foram realizadas em matrizes com uma curvatura e de dupla curvatura, e o material do blank foi a liga AA2124. Nas simulações observou-se a relaxação de tensão, deformação por fluência, tensões principais e o retorno elástico. Comparando os resultados experimentais da deformação por fluência publicados por Zhang et al. (2013) e os resultados computacionais, foi observado que o modelo da conformação por fluência com envelhecimento não apresentou um bom ajuste. O retorno elástico determinado para as duas geometrias foi elevado e teve influência dos dados de entrada do modelo da CFE na sub-rotina. A partir dos resultados, conclui-se que a sub-rotina realizou corretamente a simulação da conformação por fluência com envelhecimento e pode ser aplicada no estudo da conformação.