A CONTINUOUS DAMAGE MODEL FOR MATERIALS WITH ELASTIC-PLASTIC BEHAVIOR

• Main Author: FULVIO ENRICO GIACOMO CHIMISSO
• Other Authors: HERALDO SILVA DA COSTA MATTOS
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 1994
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=33238@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=33238@2

COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR === A Mecânica do Dano Contínuo é uma ferramenta promissora para a análise de vida residual em componentes de máquinas e de estruturas. Todavia, não é uma tarefa simples a de se obter uma descrição fisica realística, associada a uma descrição matemática correta, do acoplamento entre a deformação e o amolecimento causado pela degradação da microestrutura. No caso de barras metálicas, a deformação plástica cíclica causa um endurecimento junto com uma degradação na estrutura (dano de fadiga). Por outro lado, a degradação da estrutura induz o amolecimento observado na curva tensão de engenharia vs. deformação. Logo, torna-se importante a modelagem do acoplamento entre plasticidade e dano para que se possa prever de maneira adequada o tempo de vida (ciclos), de um componente estrutural. Muitas tentativas feitas para descrever este tipo de comportamento mostraram-se insatisfatórias. O problema matemático é, em geral, mal posto e uma aproximação numérica da solução é incorreta do ponto de vista fisico. Nestes casos, o fenômeno de localização da deformação é malha-dependente. No presente trabalho, propõe-se uma nova teoria de dano para materiais elasto-plásticos que supera este problema. A teoria tem uma forte base termodinâmica e leva em conta o fenômeno de amolecimento. Uma diferença básica em relação a outros modelos consiste no fato de que a variável escalar D, associada ao dano, é considerada não apenas uma variável de estado mas também uma variável cinemática independente, com abordagem semelhante à apresentada nas teorias de contínuo com microestrutura. As possibilidades de utilização da teoria apresentada são verificadas através da comparação de simulações numéricas com resultados experimentais, para solicitações cíclicas uniaxiais, em barras de almnínioestrutural e em barras de aço austenitico AISI 316 L. === Continuum Damage Mechanics is a promising tool for the failure prediction of structural components. Nevertheless, it is not a simple task to do a mathematically correct and physically realistic description of the strain-softcning behavior due to the degradation of the microstructure. In the case of metallic bars, the cyclic plastic deformation induces a strain-hardening and also a degradation of the structure (fatigue damage). In the other hand, the degradation of the structure induces a softening behavior in the engineering stress-strain curve. Hence, it is very important to model the coupling between plasticity and damage in order to perform an adequate lifetime prevision. Many attempts to describe this type of behavior have been unsatisfatory. The mathematical problem is, in general, ill posed and a numerical approximation of the solution is incorrect from the physical point of view. In this cases the phenomenon of strain localization due to strain-soflzening is mesh dependent. In the present work a new Damage theory for elasto-plastic materials that overcome this problem is proposed. The theory has a strong thermodynarnic basis and take into account the softening behavior. One basic difference from the others models is that the scalar variable D related with damage is taken as an independent kinematic variable, similarly as in the theories of continua with microstructure. The effectiveness and usefulness of the theory is checked by comparing numerical simulations of cyclic uniaxial tests in Aluminiun bars and 316L stainless steel bars with experimental results.