Modelamento do ensaio de identação instrumentada usando elementos finitos e análise dimensional - análise de unicidade, variações experimentais, atrito e geometria e deformações do identador (2010)
- Authors:
- Autor USP: PULECIO, SARA AIDA RODRIGUEZ - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PME
- Subjects: PROPRIEDADES DOS MATERIAIS; MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS; PROBLEMAS INVERSOS; ALGORITMOS
- Language: Português
- Abstract: A caracterização de materiais utilizando a técnica de indentação instrumentada difundiu-se significativamente na última década, devido às melhorias dos instrumentos que permitem ensaios por esta técnica e à necessidade de se fazer ensaios em pequenos volumes de materiais, como, por exemplo, em filmes finos e materiais com superfícies modificadas por tratamentos superficiais. Neste texto, abordou-se a elaboração de um algoritmo que permita o estudo da resposta de indentação de superfícies de diferentes materiais metálicos, durante e após o contato com um indentador agudo, empregando simulações por elementos finitos e análise dimensional. Na obtenção do algoritmo analisaram-se os efeitos da formação de borda (pile-up) ou da retração (sink-in) do material indentado, o coeficiente de atrito indentador-amostra, as deformações elásticas do indentador, a geometria do indentador e a variação experimental. As relações obtidas permitiram identificar uma falta fundamental de relação única entre as propriedades mecânicas e a forma da curva de indentação para curvas com razão δr/δmax>0,9, onde δr é a profundidade residual da indentação e δmax é o deslocamento máximo do indentador durante o ensaio. Da mesma forma, concluiu-se que a relação de Sneddon tem que ser corrigida tanto pela geometria da área de contato indentador-amostra quanto pela razão entre os módulos elásticos do material e do indentador (E/Ei). Como a área de contato indentador-amostra é afetada não só pela geometria do indentador mas também pelo nível de pile-up ou sink-in nos indentadores piramidais, uma relação foi identificada entre o nível de pile-up/sink-in e o fator de correção β da equação de Sneddon para os indentadores Vickers e Berkovich.Adicionalmente, pequenas diferenças foram observadas entre as curvas P-h (onde h é a profundidade de indentação abaixo da superfície original da amostra) e as curvas P-δ (onde δ é o valor da aproximação mútua entre indentador e amostra durante a indentação) para um mesmo valor de módulo reduzido Er quando a razão E/Ei é grande. Assim, o módulo reduzido pode sobreestimar ou subestimar a rigidez do indentador, dependendo das propriedades do material indentado. As análises neste trabalho permitiram igualmente observar que as principais limitações na obtenção das propriedades elasto-plásticas usando a curva de indentação instrumentada vem da falta de unicidade, seguida pela geometria do indentador, isto é, diferenças entre o cone equivalente e os piramidais Vickers e Berkovich, assim como desvios em relação à geometria ideal do indentador, o que inclui arredondamento da sua ponta. Em paralelo, mesmo quando há unicidade, a variação experimental pode limitar de forma significativa a precisão no cálculo das propriedades, enquanto o atrito indentador-amostra e as deformações do indentador têm efeitos menos significativos. Em termos gerais, observa-se que as funções que compõem o algoritmo desenvolvido neste trabalho permitem: (i) predizer as curvas carga-deslocamento (curvas P-δ), produto do ensaio de indentação instrumentada, para um conjunto de propriedades elasto-plásticas conhecidas; (ii) identificar quando uma mesma curva P-δ pode ser obtida de mais de um conjunto de propriedades do material indentado e (iii) calcular as propriedades mecânicas (dureza, módulo elástico, coeficiente de encruamento e limite de escoamento) de um material usando a curva P-δ quando δr/δmax<0,8 ou faixas de propriedades de materiais quando δr/δmax>0,8.
- Imprenta:
- Data da defesa: 31.03.2010
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ABNT
RODRÍGUEZ PULECIO, Sara Aida. Modelamento do ensaio de identação instrumentada usando elementos finitos e análise dimensional - análise de unicidade, variações experimentais, atrito e geometria e deformações do identador. 2010. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2010. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-16082010-135510/. Acesso em: 17 out. 2024. -
APA
Rodríguez Pulecio, S. A. (2010). Modelamento do ensaio de identação instrumentada usando elementos finitos e análise dimensional - análise de unicidade, variações experimentais, atrito e geometria e deformações do identador (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-16082010-135510/ -
NLM
Rodríguez Pulecio SA. Modelamento do ensaio de identação instrumentada usando elementos finitos e análise dimensional - análise de unicidade, variações experimentais, atrito e geometria e deformações do identador [Internet]. 2010 ;[citado 2024 out. 17 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-16082010-135510/ -
Vancouver
Rodríguez Pulecio SA. Modelamento do ensaio de identação instrumentada usando elementos finitos e análise dimensional - análise de unicidade, variações experimentais, atrito e geometria e deformações do identador [Internet]. 2010 ;[citado 2024 out. 17 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-16082010-135510/
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