Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Capa.pdf: 100296 bytes, checksum: 85da33d7d5aa32b41734416b7ba82f1a (MD5) Previous issue date: 2009-09-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Numerical simulation of metal forming processes requires a constitutive model, which depends upon adequate material parameters. A direct determination of material parameters usually admits homogeneous stress and strain states in the specimen, thereby narrowing the application range to moderate deformations or even compromising accuracy in some industrial applications. Therefore, a combined experimental and numerical technique based on optimisation strategies is recommended. Such method is generally known as parameter identification and produces stress states close to those to be verified in industrial operations. In this work, a parameter identification technique based upon deep drawing experiments is presented. Sensitivity analysis is performed using a modified finite difference method, and the optimization itself is developed using quadratic programming. Sensitivity results using the classical and the modified finite difference methods are studied and compared, especially with respect to the application of automatic or imposed step increments. It is observed that the modified method yields a more effective behaviour with respect to the automatic time step strategy, allowing use of a wider range of penalization factors and attaining greater efficiency. Several identification problems are presented showing qualitative agreement with related research in the literature. Difficulties arise in the simultaneous determination of multiple material parameters, due to typical flat regions or to the presence of local minima in the design space, suggesting future combination of the presented approach with evolutionary algorithms. / Toda simulação numérica de um processo de conformação mecânica requer um modelo constitutivo, que depende de parâmetros materiais adequados. Muitas vezes a determinação direta dos parâmetros materiais admite um estado homogêneo de tensão e deformação no corpo de prova, provocando um estreitamento na sua faixa de aplicação as situações onde ocorrem deformações moderadas ou então comprometendo a precisão dos resultados em algumas aplicações industriais. Portanto, uma combinação entre as técnicas numérica e experimental utilizando técnicas de otimização é recomendada. Esta estratégia é geralmente conhecida como identificação de parâmetros e produz estados de tensão próximos ao verificado nas operações industriais. Neste trabalho é apresentada a técnica de identificação de parâmetros baseado num processo de estampagem profunda. A análise de sensibilidade é avaliada utilizando um método de diferenças finitas modificado e o processo de otimização utiliza programação quadrática seqüencial. Estudam-se os resultados de análise de sensibilidade utilizando os métodos de diferenças finitas tradicional e modificado, sujeitos a incrementos de tempo automático e imposto. Observa-se que a aplicação do método modificado fornece maior eficácia na aplicação da estratégia de incremento de tempo automática, além de permitir o uso de uma faixa mais ampla de fatores de penalização para o contato e de resultar em maior eficiência numérica. Vários problemas de identificação são apresentados, mostrando concordância qualitativa com os resultados disponíveis em publicações da literatura correlata. Dificuldades são encontradas na determinação simultânea de vários parâmetros devido à presença de regiões planas ou de mínimos locais no espaço de projeto, sugerindo a futura combinação da abordagem proposta neste trabalho com algoritmos evolucionários.

Os processos de conformação de chapas metálicas são largamente usados na fabricação de produtos em diversas áreas, desde partes aeronáuticas a utensílios domésticos, devido a sua alta produtividade, confiabilidade e baixo custo de produção. Para se atingir tais qualidades, o desenvolvimento de um produto conformado deve levar em consideração os fatores metalúrgicos da chapa a ser usada. As chapas são geralmente produzidas por laminação a frio, o que as levam ter propriedades mecânicas distintas em relação à direção de laminação. Para modelar esta anisotropia, vários critérios de escoamento foram propostos. A fim de verificar a influência do critério de escoamento na distribuição de deformação no produto conformado, este trabalho teve como objetivo implementar os critérios de Hill (1979) e de Barlat et al. (1993) em um programa acadêmico que modela o processo de conformação de chapas via o método dos elementos finitos. O critério de Hill (1979) foi implementado e apresentou bons resultados, em acordo com a literatura. O critério de Barlat et al. (1993) foi deduzido em sua formulação para elementos finitos, embora não implementado. Com o critério de Hill (1979) foi possível analisar a distribuição da deformação para várias superfícies de escoamento, alterando-se apenas o valor de um parâmetro da função de escoamento. / The sheet metal forming processes are widely used in the manufacturing of products in several areas, from aviation to household utensils, due to its high productivity, reliability and low cost of production. To achieve these qualities, the design of a product made by sheet metal forming should take into consideration the metallurgical factors of the blank to be used. The blank is usually cold-rolled, which leads to different mechanical properties in the rolled and transverse directions. To take into account this anisotropy, several yield criteria were proposed. To check the influence of the yield criterion in the strain distribution of the final product, this study focused on the implementation of the yield criteria of Hill (1979) and Barlat et al. (1993) in an academic computer program that modeled the sheet metal forming process by the finite element method. The Hill (1979) criterion was implemented and had good results, in accordance with the literature. The Barlat et al. (1993) criterion was formulated for a finite element method analysis, though not implemented. By using Hill\'s non-quadratic yield criterion it was possible to analyze the strain distribution for various yield surfaces, changing only the value of one parameter of the yield function.

Os processos de conformação de chapas metálicas são largamente usados na fabricação de produtos em diversas áreas, desde partes aeronáuticas a utensílios domésticos, devido a sua alta produtividade, confiabilidade e baixo custo de produção. Para se atingir tais qualidades, o desenvolvimento de um produto conformado deve levar em consideração os fatores metalúrgicos da chapa a ser usada. As chapas são geralmente produzidas por laminação a frio, o que as levam ter propriedades mecânicas distintas em relação à direção de laminação. Para modelar esta anisotropia, vários critérios de escoamento foram propostos. A fim de verificar a influência do critério de escoamento na distribuição de deformação no produto conformado, este trabalho teve como objetivo implementar os critérios de Hill (1979) e de Barlat et al. (1993) em um programa acadêmico que modela o processo de conformação de chapas via o método dos elementos finitos. O critério de Hill (1979) foi implementado e apresentou bons resultados, em acordo com a literatura. O critério de Barlat et al. (1993) foi deduzido em sua formulação para elementos finitos, embora não implementado. Com o critério de Hill (1979) foi possível analisar a distribuição da deformação para várias superfícies de escoamento, alterando-se apenas o valor de um parâmetro da função de escoamento. / The sheet metal forming processes are widely used in the manufacturing of products in several areas, from aviation to household utensils, due to its high productivity, reliability and low cost of production. To achieve these qualities, the design of a product made by sheet metal forming should take into consideration the metallurgical factors of the blank to be used. The blank is usually cold-rolled, which leads to different mechanical properties in the rolled and transverse directions. To take into account this anisotropy, several yield criteria were proposed. To check the influence of the yield criterion in the strain distribution of the final product, this study focused on the implementation of the yield criteria of Hill (1979) and Barlat et al. (1993) in an academic computer program that modeled the sheet metal forming process by the finite element method. The Hill (1979) criterion was implemented and had good results, in accordance with the literature. The Barlat et al. (1993) criterion was formulated for a finite element method analysis, though not implemented. By using Hill\'s non-quadratic yield criterion it was possible to analyze the strain distribution for various yield surfaces, changing only the value of one parameter of the yield function.