[pt] Efeitos da taxa de deformação nas propriedades mecânicas podem ser significativos na simulação do comportamento dinâmico de estruturas deformadas plasticamente, e o objetivo deste trabalho é avaliá-los através de duas tarefas complementares: (i) desenvolver e qualificar uma metodologia apropriada para a medição de propriedades mecânicas dinâmicas, incluindo os requisitos necessários para medir e ajustar da melhor forma possível os dados experimentais, quantificando a incerteza a eles associada; e (ii) verificar a influência da estratégia de medição das propriedades mecânicas na previsibilidade do comportamento de estruturas sujeitas a impactos.Os modelos que descrevem o comportamento mecânico dinâmico são baseados na taxa de deformação de/dt, mas freqüentemente seus parâmetros são medidos em testes controlados pela velocidade do carregamento. Todavia, a taxa de/dt não permanece constante nos testes feitos sob velocidade fixa, o que aumenta a incerteza das previsões baseadas nos parâmetros assim medidos. Para avaliar quantitativamente a influência das estratégias de controle nas propriedades mecânicas, primeiro foi estabelecido um procedimento estatístico apropriado para determinar o número de corpos de prova
necessários para medir propriedades dinâmicas dentro de um nível de confiança desejado. Todos os dados foram medidos em duplicata, controlando as taxas de deformação ou a velocidade de carregamento imposta nos corpos de prova, numa larga faixa, 10(-4) menor ou igual a de/dt menor ou igual a 10/s, em testes particularmente feitos com cuidado. A aquisição e tratamento dos dados foram feitos através de um programa desenvolvido em Labview. Um programa desenvolvido em Mathcad foi usado para otimizar os parâmetros dos diversos modelos estudados ao conjunto de dados medidos via um algoritmo Levenberg–Marquardt. A partir deste estudo é proposto um novo modelo que descreve adequadamente o patamar de escoamento, e minimiza os erros de ajuste na região de transição elastoplástica, de grande importância na análise estrutural. Um pórtico simples foi escolhido para verificar o efeito das propriedades dinâmicas nas simulações numéricas feitas no programa LS-DYNA, tradicionalmente usado para modelar impactos elastoplásticos. Vários destes pórticos foram submetidos a impactos numa máquina de queda livre (dropweight), para induzir deformações plásticas variáveis em função das velocidades de impacto. As deformações medidas foram comparadas com as previstas usando as propriedades obtidas sob as duas estratégias de controle, e ajustadas pelos diversos modelos estudados. Desta forma pode-se finalmente quantificar a influência da metodologia de medição das propriedades mecânicas dinâmicas na previsibilidade do comportamento de estruturas sujeitas a impactos elastoplásticos. / [en] The strain rate effects in the mechanical properties can be significant in the simulation of the dynamic behavior in plastic deformed structures, this work has the objective to evaluate these effects through two complementary tasks: (i) to develop and qualify an appropriate methodology for the measurement of dynamic mechanical properties, including the requirements necessary to measure and to adjust of the best possible way the experimental data, quantifying the uncertainty they associated; and (ii) to verify the influence of the strategy of measurement of the mechanical properties in the prediction of the behavior of structures submitted to impacts.The models that describe the dynamic mechanical behavior are based on the strain rate de/dt, but usually its parameters are measured in controlled tests by the speed of loading. However, the rate de/dt does not remain constant in the tests realized with fixed speed, which it increases the uncertainty of the predictions based on the measured parameters. For a quantitative evaluation of the influence of the control strategies in the mechanical properties, was first established a appropriated statistical procedure to determine the number of specimens necessary to measure dynamic properties with a acceptable level of reliability. All the data were measured twice, controlling the strain rate or the loading speed imposed in the specimens, in a wide range, 10(-4) less than or equal de/dt less than or equal 10/s, in tests particularly realized with care. The acquisition and data processing were made through a program developed in Labview. A program developed in Mathcad was used to optimize the parameters of the diverse models studied to the data set measured by a Levenberg-Marquardt algorithm. From this study is proposed a new model that describes the yieldind adequately, and minimizes the errors of fitting in the region of transition elasto-plastic, that plays a great role in the structural analysis.A simple porch was chosen to verify the effect of the dynamic properties in the numerical simulations made in program LS-DYNA, used traditionally to simulate elasto-plastics impacts. Several of these porches had been submitted to impacts in a machine of free fall (drop-weight), to induce variable plastic strains in function of the impact speeds. The measured strains were compared with the predicted ones using the properties obtained with the two strategies of control, and adjusted by the diverse studied models. In such way the influence of measurement methodology of the dynamic mechanical properties in the prediction of the behavior of structures submitted to elasto-plastics impacts can be quantified.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:39933 |
| Date | 27 June 2019 |
| Creators | MARCELO DE JESUS RODRIGUES DA NOBREGA |
| Contributors | JAIME TUPIASSU PINHO DE CASTRO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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