Este trabalho investiga a habilidade da metodologia de células computacionais aplicada à modelagem da fratura dúctil em corpos de prova à tração e dutos danificados no contexto 3D. A metodologia de células computacionais descreve de forma adequada a previsão da extensão dúctil de trincas através de análises numéricas em grande escala, associadas a um critério de dano local e a uma dimensão característica sobre a qual o dano material ocorre. Ensaios laboratoriais foram realizados em aços estruturais de alta resistência para barras cilíndricas com e sem entalhes circunferenciais. O resultados destes testes são apresentados através da curva tensão.deformação as quais serão utilizadas para calibração dos parâmetros característico das células computacionais para o material em estudo. O presente trabalho utiliza a metodologia de células computacionais associada a dois critérios de dano local para descrever a fratura dúctil em corpos de prova à tração: (1) o modelo constitutivo de Gurson.Tvergaard (GT) para o crescimento e coalescência de cavidades e (2) o modelo de deformação crítica (SMCS). Estes dois critérios de dano material são utilizados para previsão do fraturamento dúctil em uma amostra de duto submetida a um ciclo de carregamento à flexão. Embora esta metodologia apresente limitações à aplicabilidade da previsão do fraturamento dúctil nas amostras de dutos, o modelo de células computacionais apresenta excelentes resultados para previsão da fratura dúctil embarras cilíndricas de acordo com as medições experimentais.

This study explores the capabilities of a computational cell framework in a 3-D setting to model ductile fracture behavior in tensile specimens and in damaged pipelines. The computational cell methodology provides a convenient approach for ductile crack extension suitable for large scale numerical analyses which includes a damage criterion and a microstructural length scale over which damage occurs. Laboratory testing of a high strength structural steel provides the experimental stress-strain data for round bar and circumferentially notched tensile specimens to calibrate the cell model parameters for the material. The present work applies the cell methodology using two damage criterion to describe ductile fracture in tensile specimens: (1) the Gurson-Tvergaard (GT) constitutive model for void coalescence and (2) the stress-modified, critical strain (SMCS) criterion to describe the critical deformation for the material. These damage criteria are then applied to predict ductile cracking for a pipe specimen tested under cycling bend loading. While the methodology still appears to have limited applicability to predict ductile cracking behavior in pipe specimens, the cell computational model predictions of the ductile response for the tensile specimens show excellent agreement with experimental measurements.