11//17
Análise por elementos finitos do Análise por elementos finitos do
contato em ensaios de indentação contato em ensaios de indentação
instrumentadainstrumentada
Aluno: Gustavo S. BöhmeAluno: Gustavo S. Böhme
Orientador: Prof. Dr. Roberto Martins de SouzaOrientador: Prof. Dr. Roberto Martins de Souza
22//17
ObjetivosObjetivos
Estudar a capacidade de representar o Estudar a capacidade de representar o ensaio de indentação instrumentada através ensaio de indentação instrumentada através de MEFde MEF
Estudar a influência do ângulo e raio do Estudar a influência do ângulo e raio do indentador em diferentes materiaisindentador em diferentes materiais
33//17
SumárioSumário
• IntroduçãoIntrodução
• Ensaio de indentação instrumentadaEnsaio de indentação instrumentada
• MetodologiaMetodologia
• Modelo de elementos finitosModelo de elementos finitos
• ResultadosResultados
• ConclusõesConclusões
44//17
Indentação InstrumentadaIndentação Instrumentada
Condições de Condições de trabalho do materialtrabalho do material
Pequenos volumesPequenos volumes
Materiais com filmesMateriais com filmes
55//17
Curva carga-deslocamento, P-hCurva carga-deslocamento, P-h
P = K ( h – h f )m
Oliver e Pharr (1992)
66//17
MetodologiaMetodologia
Análise de modelo existenteAnálise de modelo existente
Criação do modelo próprioCriação do modelo próprio
Variação de parâmetrosVariação de parâmetros
Análise de dadosAnálise de dados
Ensaios de traçãoEnsaios de tração
Ensaios de indentaçãoEnsaios de indentação
Comparação com MEFComparação com MEF
77//17
FluxogramaFluxograma
Estudo Bibliográfico
Aprendizagem do software
Criação de modelo
Análise de modelo
Ensaio de indentação
Variação de parâmetros
Análise de curvas P-h
Ensaios de tração
88//17
Modelo de elementos finitosModelo de elementos finitos
99//17
PropriedadesPropriedades
Análise estáticaAnálise estática
Contato Contato Surface-to-surfaceSurface-to-surface
Sem atritoSem atrito
Elemento CAX4R Elemento CAX4R
MaterialMaterial
Alumínio 6063Alumínio 6063
E = 68 GPaE = 68 GPa
LE = 165 MPaLE = 165 MPa
Carga máxima 1 NCarga máxima 1 N
1010//17
Influência dos nós em contatoInfluência dos nós em contato
1111//17
Curva Experimental x SimuladaCurva Experimental x Simulada
Curva Pxh
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0,00E+00 1,00E-06 2,00E-06 3,00E-06 4,00E-06 5,00E-06 6,00E-06 7,00E-06
Profundidade [m]
Ca
rga
[N
]
PráticaSimulação R=1,5µmSimulação R=0,75µmSimulação R=0,10µm
1212//17
Influência do limite de escoamentoInfluência do limite de escoamento
Curva Pxh (Raio 1,5 μm - 70,3°)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0,00E+00 2,00E-06 4,00E-06 6,00E-06 8,00E-06Profundidade [m]
Ca
rga
[N
] Ensaio real
Maior escoamento
Menor escoamento
Escoamento médio
1313//17
Uso do módulo reduzidoUso do módulo reduzido
Curva Pxh (Raio 1,5 μm - 70,3°)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0,00E+00 1,00E-06 2,00E-06 3,00E-06 4,00E-06 5,00E-06 6,00E-06 7,00E-06
Profundidade [m]
Ca
rga
[N
]
Prática
Simulação (MOD red)
Simulação
1414//17
Influência do raio do indentadorInfluência do raio do indentador
1515//17
Área de contatoÁrea de contato
1616//17
ConclusõesConclusões
1.1. A diminuição do tamanho dos elementos da malha aumenta o A diminuição do tamanho dos elementos da malha aumenta o
número de elementos do material em contato com o indentadornúmero de elementos do material em contato com o indentador
• O aumento do número de elementos do material em contato diminui a O aumento do número de elementos do material em contato diminui a
instabilidade na curva de carregamento resultante do MEF. instabilidade na curva de carregamento resultante do MEF.
• Elementos muito pequenos, no contato, causam o interrução da Elementos muito pequenos, no contato, causam o interrução da
simulação. simulação.
2.2. A diminuição do radio de arredondamento do indentador aumenta a A diminuição do radio de arredondamento do indentador aumenta a
diferença entre as curvas Pxh das simulações e as experimentais.diferença entre as curvas Pxh das simulações e as experimentais.
3.3. As discrepâncias entre as curvas experimentais e as obtidas na As discrepâncias entre as curvas experimentais e as obtidas na
simulação não tem seu origem em erros na estimação do limite de simulação não tem seu origem em erros na estimação do limite de
escoamento do material indentado.escoamento do material indentado.
1717//17
ObrigadoObrigado
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