ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DO ENSAIO HIDRÁULICO DE EXPANSÃO BIAXIAL À VARIABILIDADE NA ESPESSURA

Abstract

The bulge test is widely used to determine the mechanical properties of metal sheets, as it allows the characterization of the mechanical behaviour of the material for a biaxial stress state and for large strain values. The results analysis of this test, it is assumed that the thickness is constant throughout the sheet, although variability in thickness is observed. In this context, the objective of this work is to quantify the influence of thickness variability in the results of the hydraulic bulge test. In this work, two parameters that characterize the variability in the sheet thickness were analysed, the variance and the smoothing level. To quantify the influence of both parameters were studied; 3 values of variance (0.0001 mm2, 0.00025 mm2 and 0.0004 mm2) and 3 values of smoothing level (1, 5 and 10). Nine sets of numerical simulations were run for different combinations of the above-mentioned values. For each of these sets, was evaluated the influence of the variability in thickness on the numerical results of the bulge test, specifically in the results variability of the stresses, strains, pressure, curvature radius and sheet thickness along the test.After analysing the results, it was possible to verify that some of the bulge test results are influenced by the thickness variability, mainly the stress and strain ratios. The biaxial stress and the curvature radius also present some variability, particularly at the beginning of the test. The results of pressure and thickness along the test are little affected by the variability in the initial thickness of the sheet. The increase of the variance and smoothing level causes an increase in all the results variability. It was also verified that the maximum deformation, that occurs at the end of the test, is located in zones more and more distant from the pole as the variance and the smoothing level increase.

O ensaio hidráulico de expansão biaxial é amplamente utilizado para determinar as propriedades mecânicas de chapas metálicas, pois permite caracterizar o comportamento mecânico do material para um estado de tensão biaxial e para grades valores de deformação. Na análise de resultados deste ensaio, assume-se que a espessura é constante ao longo de toda a chapa, embora na realidade se observe variabilidade na espessura. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é quantificar a influência da variabilidade da espessura nos resultados do ensaio hidráulico de expansão biaxial. Neste trabalho, analisou-se dois parâmetros que caracterizam a variabilidade na espessura da chapa, a variância e o nível de suavização. Para quantificar a influência de ambos os parâmetros foram estudados 3 valores de variância (0.0001 mm2, 0.00025 mm2 e 0.0004 mm2) e 3 valores de nível de suavização (1, 5 e 10). Nove conjuntos de simulações numéricas, do ensaio hidráulico de expansão biaxial, foram executados para diferentes combinações dos valores acima mencionados. Para cada um destes conjuntos foi avaliado a influência da variabilidade na espessura nos resultados numéricos do ensaio hidráulico de expansão biaxial, nomeadamente na variabilidade dos resultados de tensão, deformação, pressão, raio de curvatura e espessura da chapa ao longo do ensaio.Após análise de resultados conseguiu-se verificar que alguns dos resultados do ensaio hidráulico de expansão biaxial são sensíveis à variabilidade na espessura, principalmente as razões de tensão e de deformação. A tensão biaxial e o raio de curvatura também apresentam alguma variabilidade, particularmente no início do ensaio. Já os resultados de pressão e de espessura ao longo do ensaio são pouco afetados pela variabilidade na espessura inicial da chapa. O aumento da variância e do nível de suavização provoca um aumento da variabilidade em todos os resultados. Verificou-se ainda que a deformação máxima, que ocorre no final do ensaio, localiza-se em zonas cada vez mais afastadas do pólo à medida que a variância e o nível de suavização aumentam.