Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-01-28T18:26:42Z No. of bitstreams: 1 2014_FelipeGarciaPereira.pdf: 4233306 bytes, checksum: c11c3d25a0b0b81080a1d7f43247f5a3 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-05-15T20:31:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_FelipeGarciaPereira.pdf: 4233306 bytes, checksum: c11c3d25a0b0b81080a1d7f43247f5a3 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-15T20:31:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_FelipeGarciaPereira.pdf: 4233306 bytes, checksum: c11c3d25a0b0b81080a1d7f43247f5a3 (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo do modelo de Chaboche, avaliando sua capacidade em descrever corretamente o encruamento cinemático sob condições de carregamento multiaxial não proporcional. A partir da conclusão de que este modelo subestima o encruamento sob as condições do estudo, o trabalho apresenta uma proposta de modificação da lei de encruamento cinemático, incorporando o parâmetro de não proporcionalidade da evolução da deformação plástica proposto por Tanaka. O novo modelo é avaliado a partir de um conjunto de simulações numéricas que reproduzem ensaios mecânicos relatados na literatura para quatro materiais metálicos: três ligas de aço e uma liga de alumínio. ____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents a study of the Chaboche model, evaluating its ability to accurately describe the kinematic hardening under conditions of nonproportional multiaxial loading. By concluding that this model underestimates the hardening under such condition, this work presents a modification of the kinematic hardening law, incorporating the parameter that measures the nonproportionality of plastic deformation evolution proposed by Tanaka. The new model is evaluated based on a set of numerical simulations which reproduces mechanical tests reported in the literature for four metallic materials: three steel alloys and an aluminum alloy.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-08-16T15:59:55Z No. of bitstreams: 1 2016_CarlosMagnoLopesdaSilvaFilho.pdf: 4227558 bytes, checksum: 2aa236bfafa1105c8fb0b5fd4c5a6c10 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-09-05T20:02:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_CarlosMagnoLopesdaSilvaFilho.pdf: 4227558 bytes, checksum: 2aa236bfafa1105c8fb0b5fd4c5a6c10 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-05T20:02:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_CarlosMagnoLopesdaSilvaFilho.pdf: 4227558 bytes, checksum: 2aa236bfafa1105c8fb0b5fd4c5a6c10 (MD5) / Apresenta-se um estudo sobre modelos para descrição do comportamento elastoplástico sob condições de carregamento cíclico uniaxial e multiaxial, proporcional e não proporcional. Em particular, foca-se na versão original proposta por Jiang em 1993, que inova sobre o modelo de Chaboche pela consideração de uma superfície de memória que define o tamanho do domínio elástico em função da amplitude de carregamento. As consequências da consideração da superfície de memória sobre a observação ou não do efeito de Masing são discutidas. O modelo de Jiang, em sua versão original, mostra boa aderência em relação a resultados experimentais uniaxiais, mas exibe encruamento menor do que aqueles observados experimentalmente no caso de carregamentos não proporcionais. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / A study on models for the description of the elastoplastic behaviour under conditions of uniaxial and multiaxial, proportional and non proportional cyclic loadings is presented. In particular, the study focuses on the original version of the model proposed by Jiang in 1993. The Jiang´s model inovates upon the one proposed by Chaboche by considering a memory surface witch dictates the size of the elastic domain as a function of the loading amplitude. The consequences of the memory surface over the observation or not over the Masing efect are discussed. The modelo of Jiang in the original version shows good responses at uniaxial results, but shows hardening lower than observed experimentally for the non proportional cases.

[pt] A avaliação experimental de modelos de plasticidade incremental e a predição da vida à fadiga sobre cargas combinadas requer o uso de máquinas de testes multiaxiais. Neste trabalho é desenvolvida uma máquina tração-torção (MTT) para avaliar modelos de plasticidade incremental. Este sistema eletromecânico utiliza como atuadores principais dois motores de corrente contínua conectados a caixas de redução para gerar os carregamentos de tração axial e/ou torção. O projeto da MTT compreende a análise de sua integridade estrutural, seu dimensionamento, e o cálculo da vida à fadiga de seus principais componentes; o projeto e desenvolvimento de uma célula tração-torção (LTC - load torque cell); o desenvolvimento e implementação das técnicas de controle; e finalmente sua construção e avaliação. Uma técnica de controle PID por modos deslizantes (PID Sliding Mode control) foi especialmente desenvolvida para esta máquina, consistindo em aplicar um sinal de controle descontínuo que força o sistema a deslizar ao longo de uma superfície de convergência. Esta técnica de controle tem a capacidade de controlar continuamente a força axial e/ou o torque aplicado ao corpo de prova de maneira independente, o que permite gerar histórias de cargas não-proporcionais. Os métodos de controle são implementados em uma plataforma computacional em tempo real CompactRio. Deste modo, é possível gerar uma máquina de ensaios de fadiga multiaxial compacta, de fácil manuseio, que não precise de um sistema de controle complexo, e a um baixo custo. A máquina tração-torção foi projetada para atender a uma ampla gama de ensaios de fadiga multiaxial, com uma capacidade de força axial máxima de mais ou menos 200 kN e torque máximo de mais ou menos 1300 N.m. O desempenho da MTT foi avaliado experimentalmente através de ensaios de plasticidade incremental. Para tanto, foram usados corpos de prova de tração-torção para medir seus comportamentos sobre cargas multiaxiais. Ensaios de encruamento não-proporcional, ratcheting (fluência cíclica) multiaxial e ratcheting uniaxial foram realizados em corpos de prova de aço inox 316, aço 1020, alumínio 7075 e alumínio 6063 na MTT, assim como em uma máquina Instron de 100 kN. Um simulador de plasticidade incremental para carregamentos de tração-torção foi desenvolvido, incorporando o modelo de encruamento cinemático não-linear de Jiang-Sehitoglu, e o modelo incremental de encruamento não-proporcional de Tanaka. Os parâmetros do material foram calibrados a partir de ensaios experimentais, permitindo que as simulações fossem capazes de prever o comportamento do material sobre diferentes histórias de carregamento, assim como as taxas de encruamento não-proporcional e de ratcheting. Os experimentos e simulações confirmaram tanto a adequabilidade da MTT desenvolvida, quanto do simulador de plasticidade incremental implementado, baseado nos modelos não-lineares de Jiang-Sehitoglu e Tanaka. / [en] The experimental evaluation of incremental plasticity models and fatigue life prediction under combined loads requires the use of multiaxial testing machines. In this work, an axial-torsion machine (MTT) was developed to evaluate incremental plasticity models. This electromechanical system uses as a main actuators two DC motors connected to gearboxes to generate the axial and/or torsion loads. The design of axial-torsion machine comprises the analysis of its structural integrity, its dimensioning and fatigue life prediction its major components; the design and development of a load torque cell – LTC; the development and implementation of control techniques, and finally, its construction and its performance evaluation. A PID Sliding Model control technique has been specially developed for this machine, which consists in applying a discontinuous control signal that forces the system to slide along a surface convergence. This control technique has the ability to control the axial force and/or torsion applied to specimen test in an independent manner, which allows to generate a non-proportional loading histories. The control methods are implemented on a computing platform in real time CompactRio. Thus, it s possible to developed a compact multiaxial fatigue testing machine, easy to handle, which does not require a complex control system, and at a low cost. The tensiontorsion machine was designed to meet a wide range of multiaxial fatigue tests, with a maximum capacity of axial force of more or less 200 kN and torque of more or less 1300 N.m. The MTT performance was evaluated experimentally by incremental plasticity testing. For this purpose, tensile / torsion specimens were used to measure their behavior under multiaxial loads. Testing of non-proportional hardening, multiaxial ratcheting and uniaxial ratcheting (cyclic creep) were performed on specimens of 316 stainless steel, 1020 steel, 7075 aluminum and 6351T6 aluminum in the MTT, as well as a Instron Machine of more or less 100 kN. A simulator of incremental plasticity to tensile-torsion loads has been developed, incorporating the non-linear kinematic hardening model of Jiang-Sehitoglu, and non-proportional hardening model of Tanaka. The material parameters were calibrated using experimental tests, allowing the simulations to predict the material behavior under different load histories, as well as rates of non-proportional hardening and ratcheting. The experiments and simulations confirmed both the suitability of the developed MTT, as well as the simulator of incremental plasticity implemented, based on non-linear models of Jiang-Sehitoglu and Tanaka.