Eventos Anais de eventos
CONEM 2022
XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica - CONEM 2022
Um modelo hiperelástico acoplado à plasticidade contínua e efeito e Mullins para simulação do comportamento cíclico de um polímero termoplástico
Submission Author:
José Eduardo Gubaua , PR
Co-Authors:
José Eduardo Gubaua, SANDMARA LANHI, Kássia Peçanha Vieira, Ricardo Barnasky, Felipe Bertola de Souza
Presenter: SANDMARA LANHI
doi://10.26678/ABCM.CONEM2022.CON22-0502
Abstract
Os elastômeros termoplásticos são uma classe de material que possui um comportamento altamente não-linear quando solicitado. Sob condições estáticas, o material apresenta dependência do tempo, elevados níveis de deformação e uma relação não-linear entre tensão e deformação. Quando solicitado de forma dinâmica, a histerese e a perda de rigidez caracterizam a resposta do material. Assim, a determinação do comportamento do material de forma numérica se torna uma tarefa extremamente complexa. Uma maneira de caracterização do comportamento numérico do material é a partir da utilização de técnicas de otimização. Elas determinam os parâmetros do modelo numérico em relação a dados obtidos experimentalmente. Assim, o modelo do material otimizado fornece um resultado com um adequado ajuste ao comportamento real do material. Nesse sentido, objetiva-se a caracterização numérica do comportamento de um elastômero termoplástico utilizando uma rotina de otimização paramétrica e dados experimentais obtidos em ensaios de carregamento cíclico. Nos ensaios foi aplicado 10 vezes um ciclo de carregamento e descarregamento, com valor máximo de 4 MPa. A caracterização do material é realizada considerando-o incompressível. O comportamento numérico do material é determinado a partir de um modelo hiperelástico acoplado à plasticidade contínua e ao efeito de Mullins. O primeiro fenômeno é determinado a partir do modelo hiperelástico de Yeoh. Esse modelo é indicado para quando há uma quantidade pequena de dados experimentais disponível. A plasticidade é considerada isotrópica. Por fim, o efeito de Mullins é determinado a partir do conceito de pseudoelasticidade. As três teorias estão disponíveis no software comercial de elementos finitos Abaqus. Este foi utilizando em conjunto com um segundo software chamado isight, o qual é utilizado para a implementação da rotina de otimização. Os parâmetros associados aos modelos do material são definidos como variáveis de projeto do problema de otimização, a qual utilizada a diferença quadrática entre dados numéricos e experimentais como função objetivo. O modelo otimizado se mostrou bastante eficaz quanto à caracterização do material. Tanto o deslocamento como a histerese do material apresentaram um ajuste bastante acurado em relação aos resultados experimentais. Entretanto, é importante destacar que os parâmetros obtidos para caracterizar comportamento do material na condição de tração, podem não representar necessariamente outros modos de deformação.
Keywords
Otimização paramétrica, caracterização numérica de comportamento não-linear de elastômero termoplástico, modelo de Yeoh, plasticidade isotrópica, Pseudoelasticidade
