Author(s):
Lopes, Augusto Luís Barros 
Date: 2001
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/4360
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Engenharia cerâmica - Teses de doutoramento
Description
Durante os processos industriais de enformação por deformação
plástica desenvolvem-se, frequentemente, instabilidades plásticas que
podem conduzir à localização da deformação plástica e, consequentemente,
à rotura das peças.
O presente trabalho teve como objectivo fundamental a análise dos
mecanismos físicos das instabilidades plásticas em chapas de aço e de
alumínio submetidas a deformações simples e complexas. As trajectórias
simples investigadas foram a laminagem, a tracção uniaxial e o corte
enquanto que as trajectórias complexas contemplaram os ensaios
sequenciais de laminagem-tracção uniaxial e de laminagem-corte. Para
cada ensaio foi avaliada a influência da evolução da estrutura de
deslocações e da orientação cristalográfica dos grãos no comportamento
mecânico dos materiais. Para o efeito, realizaram-se observações por
microscopia electrónica de transmissão e determinaram-se as texturas
cristalográficas por difracção de raios-X. Os resultados experimentais foram
objecto de simulações numéricas utilizando o modelo policristalino
viscoplástico auto-coerente.
No caso da chapa de aço, verificou-se que as instabilidades
plásticas estão directamente relacionadas com a evolução da estrutura de
deslocações. Nomeadamente, em solicitações que envolvem alterações
acentuadas da trajectória de deformação foi detectada a ocorrência de
fenómenos de amaciamento transitórios ou permanentes resultantes da
activação de sistemas de escorregamento latentes. Para a trajectória de
deformação complexa laminagem-corte o mecanismo de instabilidade
plástica encontra expressão no desenvolvimento de microbandas com
deformação de corte associada.
Na chapa de alumínio, o mecanismo de desenvolvimento de
instabilidades plásticas durante a alteração da trajectória de deformação
difere substancialmente do encontrado para a chapa de aço e tem origem
na evolução da textura cristalográfica do material. Segundo os cálculos e
medições experimentais efectuadas, a ocorrência de uma taxa de
encruamento negativa durante a recarga está associada a uma diminuição
gradual do valor do factor de Taylor. No âmbito do presente trabalho ficou
demonstrada a adequação do modelo policristalino viscoplástico autocoerente
ao estudo do comportamento mecânico dos materiais
investigados. Sheet metal forming processes involve large strains and complex
loading paths that promote plastic instabilities. The resulting flow localization
alters the quality of the product and leads to expensive rejects.
The objective of the present work was to analyse the physical
mechanisms of plastic instabilities in steel and aluminum sheets deformed
under simple and complex strain paths. Mainly, rolling, uniaxial tension and
shear tests in different orientations were conducted. The influence of
dislocation structures and crystallographic orientation of the grains on the
mechanical behavior of the materials was investigated using transmission
electron microscopy and X-ray diffraction techniques. Particular attention
was paid for conditions of monotonic and cross loading. Numerical
simulations of crystallographic texture evolution were performed using a selfconsistent
viscoplastic model.
For the low carbon steel, plastic instabilities are directly related to
the evolution of the dislocation structures. Namely, during abrupt changes of
strain path the material exhibits transient or permanent softening as a result
of the activation of latent slip systems. In the case of the rolling-shear
sequence, the mechanism of plastic instability gives rise to the development
of microbands with associated shear.
For the aluminum sheet, the appearance of plastic instabilities
strongly depends on the evolution of the crystallographic texture. According
to self-consistent calculations and experimental measurements, the
occurrence of a negative work-hardening rate during the reloading is
recorded only when the Taylor factor is decreasing. The present work
showed that the self-consistent viscoplastic model is suitable for the analysis
of mechanical behavior of steel and aluminum alloys. Doutoramento em Ciência e Engenharia dos Materiais
Document Type
Doctoral Thesis
Language
Portuguese
Advisor(s)
Grácio, José Joaquim de Almeida; Rauch, Edgar Fernand
