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Análise Quase Estática Julia Carolina Feltrin Boell.

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1 Análise Quase Estática Julia Carolina Feltrin Boell

2 Análise quase estática Transição da estática para a dinâmica – Velocidade do ferramental inferior a 10 m/s Semelhanças com o modo estático

3 Introdução Problemas não lineares quase estáticos geralmente envolvem: – Condições de contato muito complexas – Grandes deformações (possibilidade de deformação na malha)

4 Aplicações – Simulações na conformação de metais: Bulk forming (drawing, laminação, extrusão, upsetting, etc.) Conformação de chapa (stretching, drawing) – Análise de colapso quase estático – Carregamento quase estático de componentes flexíveis de borracha

5 O ABAQUS oferece dois solvers: – Implícito (Equilíbrio estático verdadeiro) – Explícito (Equilíbrio dinâmico verdadeiro) Problemas estáticos altamente não-lineares: solver mais eficiente é o explícito. (Problemas tridimensionais envolvendo contato e grande deformações)

6 Exemplo de utilização: Deep drawing de um reservatório de óleo. Será feita a análise com solver explícito e implícito. Placa – elementos de casca Ferramentas – Rígidas

7 Método implícito – 20 vezes mais caro – Não converge no ponto de enrugamento

8 Simulações quase estáticas utilizando Dinâmica explícita – Originalmente para modelagem de impacto em alta velocidade – Inercia tem papel principal – Impraticável modelagem no período de tempo natural – Necessidade de aumento artificial da velocidade ao longo do processo

9 Estratégias para diminuição dos incrementos pelo aumento da velocidade: – Aumento da taxa de carregamento (redução da escala do tempo da simulação) – Escala de massa (aumento do tempo do incremento) Aumento da velocidade: Estado de equilíbrio estático em equilíbrio dinâmico

10 Objetivo: Menor período de tempo e menor escala de massa em que a inércia ainda seja dominante e significante.

11 Balanço de energia Avaliar se a simulação tem uma resposta quase estática apropriada. Num teste de tração: Força externa = energia interna

12 Num teste quase estático: – Forças de inércia desprezíveis – Velocidade do material muito baixa – Energia cinética desprezível Com o aumento da velocidade: – Resposta mais dinâmica – Velocidade do material e energia cinética significantes

13 A energia cinética do material deformando não deve ser superior a 1-5% da energia interna – Difícil nos primeiros estágios (movimentação na deformação inicial): Utilizar smooth step – Energia cinética dos corpos rígidos não influencia

14 Deep drawing de uma caixa – Três velocidades 3 m/s (27929 incrementos de tempo) 30 m/s (2704 incrementos de tempo) 150 m/s (529 incrementos de tempo) Afinamento irreal na maior velocidade – Energia cinética representa grande fração da energia interna)

15 Taxa de Carregamento A resposta dominante da análise será o primeiro modo estrutural A frequência desse modo é utilizada para estimar a velocidade de impacto – Limitar a velocidade a 1% da velocidade de onda do material (5000 m/s)

16 É necessário analisar os resultados: – Velocidade excessiva da ferramenta promove Estiramento localizado irreal Jetting – Taxas de carregamento excessivas em análise de colapso quase-estático Passos iniciais incoerentes na curva carregamentoXdeslocamento Buckling localizado perto da aplicação do carregamento

17 Escala de massa Aumento da taxa de carregamento para um modelo quase estático eficiente: Taxa de tensão calculada irrealmente alta. Em alguns casos isso não é um problema Se o material é sensível a isso ou é necessário a consideração do período de tempo natural, pode-se empregar a escala de massa

18 Aumento do tempo do incremento para diminuir número de incrementos – Soluções erradas se utilizado excessivamente Itens afetados pelo método: – Massa, inercia rotacional, rigidez, elementos infinitos, viscosidade Itens não afetados pelo método: – Carregamentos gravitacionais – Cálculos de calor – Propriedades de fluidos

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20 Pressão viscosa Utilizada para alcançar o equilíbrio quase estático com mínimo número de incrementos: Retirar efeitos dinâmicos de processos com energia cinética. O método faz com que as ondas de pressão que atravessam a superfície livre sejam absorvidas. Não existe reflexão dessa energia para o modelo

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