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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2014.tde-29042015-095710
Documento
Autor
Nome completo
Marcos Domingos Xavier
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2014
Orientador
Banca examinadora
Schon, Claudio Geraldo (Presidente)
Arieta Filho, Francisco Giraldes
Ferreira Filho, Antenor
Lima, Nelson Batista de
Plaut, Ronald Lesley
Título em português
Análise da estampabilidade de chapas de aço baixo e médio carbono através de deformações plásticas uniaxiais e ortogonais quase planares.
Palavras-chave em português
Deformação planar
Ensaios Nakazima
Estampabilidade de chapas
Simulação numérica
Resumo em português
As curvas limite de conformação (CLC) permitem representar de maneira abrangente a estampabilidade de uma chapa e tem sido empregadas largamente como critério na otimização do processo de estampagem e no projeto de matrizes. Os ensaios simulativos Nakazima são comumente utilizados na determinação das curvas CLC mas suas posições são afetadas devido ao atrito do punção com a chapa e desta com a matriz. Adicionalmente, são demorados e dispendiosos porque exigem 10 corpos de prova (c.p.) de dimensões diferentes e pelo menos três c.p. de cada uma destas dimensões para fins estatísticos perfazendo a quantidade mínima recomendada de 30 corpos de prova. A necessidade da gravação de rede de círculos nas superfícies de todas as amostras bem como as leituras ópticas das elipses após as deformações oneram e atrasam mais a obtenção das CLC. A presente pesquisa baseou-se no aço da qualidade livre de intersticiais (IF) e no aço SAE 1050 coalescido e buscou determinar o ponto CLC0, raiz das curvas CLC e crítico para a estampagem, de modo mais rápido e barato que os ensaios simulativos. Assim, o ensaio intrínseco de tração uniaxial em estado plano de deformação foi aplicado utilizando menor quantidade de amostras. O ensaio Nakazima e Análises por Elementos Finitos (FEM) também foram executados nos aços sob estudo, de modo a permitir comparações dos valores CLC0. Os resultados de CLC0 obtidos pelos ensaios de tração uniaxiais em estado plano de deformação mostraram-se inferiores àqueles apresentados pela análise por elementos finitos e pelo ensaio não planar Nakazima, especialmente em relação a este último. A influência de trações unidirecionais e também ortogonais em estado plano de deformação sobre a rugosidade superficial das chapas, CLC0 e seu estado de tensões (CLT0) e sobre a textura também foi analisada. Desta forma, CLC0 e rugosidade mostraram-se dependentes da trajetória de deformação ao contrario de CLT0. A textura do aço IF, forte no estado recozido, foi fortalecida na direção DL e enfraquecida na direção DT em qualquer das duas trajetórias de deformação.
Título em inglês
Formability of low and medium carbon steel sheets under uniaxial and orthogonal near plain strain conditions.
Palavras-chave em inglês
Formability
Nakazima tests
Numerical analysis
Plain strain
Resumo em inglês
The forming limit curves (FLC) are used to reveal sheet metal formability and it is largely used in the stamping process optimization and in the project of dies. The measurements of FLC points are made by simulative tests (for example, the one named after Nakazima) which are very complex and costly procedures: around thirty specimens with different measures; engraving of circles grid in metallics surfaces and also, plastics strains and optical lectures are required. The present work used interstitial free (IF) and SAE 1050 spheroidized steel sheets. The aim was to investigate the precision of a simplified test, called near plane tensile test, wich is simpler and less dispendious, allowing the determination of the critical value to formability called FLC0 by a intrinsic plane strain test, which uses smaller sample numbers. The FLC0 value was obtained also by Nakazima simulative test and Finite Elements Analysis (FEM) to allow comparisons with plane strain tests. The results of FLC0 obtained by plane strain tension tests are smaller that similar values provided through FEM and Nakazima tests, but these differences can be attributed to deficiencies in these procedures, so the plane strain tensile values are presumably more reliable. The numerical analysis FEM ignores texture evolution during plastic strain, which is a possible factor to explain the differences. The Nakazima test showed largest FLC0 parameter in all cases, which is attributed to geometric factors. Evolution of sheet roughness, crystallographic texture and their correlation with the obtained FLC0 values were also investigated in addition to applying plain strain uniaxial and orthogonal tensile tests. The type of deformation trajectory influenced the FLC0 point and roughness, but the tension point FLSC0 associated to FLC0 was invariant. Texture depends on deformation trajectory and its intensity increases with the deformation along rolling direction.
 
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TESE_MARCOS_XAVIER.pdf (11.34 Mbytes)
Data de Publicação
2015-05-04
 
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