[en] ANALYSIS OF THE THERMOMECHANICAL COUPLING IN ELASTIC-VISCOPLASTIC MATERIALS

• Main Author: PEDRO MANUEL CALAS LOPES PACHECO
• Other Authors: HERALDO SILVA DA COSTA MATTOS
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2018
• Subjects: [pt] ACOPLAMENTO TERMOMECANICO; [en] THERMOMECHANICAL COUPLINGS; [pt] DEFORMACOES INELASTICAS CICLICAS; [en] INELASTIC CYCLIC DEFORMATION
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=33223@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=33223@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.33223

[pt] A modelagem do acoplamento entre os fenômenos mecânicos e térmicos em sólidos inelásticos é considerada neste trabalho. O acoplamento termomecânico é importante em determinadas situações, como por exemplo, no estudo de problemas envolvendo deformações inelásticas cíclicas em estruturas metálicas. Um procedimento sistemático para obtenção de equações constitutivas termodinamicamente admissíveis é apresentado. Através deste procedimento, baseado na Termodinâmica dos Processos Irreversíveis, foi possível obter uma teoria constitutiva para modelar o comportamento anisotérmico de metais e ligas metálicas. Dois tipos de acoplamentos termomecânicos foram identificados: o acoplamento interno, associado à dissipação interna do processo mecânico, e o térmico, associado à dependência dos parâmetros das equações constitutivas com a temperatura. A teoria foi particularizada para materiais elasto-viscoplásticos. Simulações com barras foram realizadas para estudar fenômenos como o aquecimento de metais provocado por solicitações mecânicas complexas e o comportamento de metais submetidos a grandes gradientes de temperatura. Uma variável de dano foi incorporada ao modelo, permitindo estudar a influência do acoplamento termodinâmico em processos de degradação do material como fadiga de baixo ciclo. === [en] The present work is concerned with the modeling of the coupling between mechanical and termal phenomena. The thermomechanical coupling is important in some problems like those involving inelastic cyclic deformation in metallic structures. A systematic procedure to obtain thermodynamically admissible constitutive equations is presented. Such procedure has a strong thermodynamic basis and is used to obtain a constant theory to model the anisothermal behavior of metals and alloys. Two kinds of thermomechanical couplings can be identified: the internal coupling, related with the internal dissipation in the mechanical process and the thermal coupling, related with the dependence of the material parameters in the constitutive equations on temperature. The theory is particularized to elasto-viscoplastic materials. Uniaxial simulations were performed to study the heating of metals due to complex mechanical loadings and the behavior of metals subjected to high temperature gradients. A damage variable is introduced in the model to study the influence of the thermomechanical coupling in processes involving the degradation of the material like in low-cycle fatigue.