Algoritmos e estratégias de gestão do problema de contacto com atrito em grandes deformações: aplicação à estampagem de chapas metálicas

Abstract

O objectivo deste trabalho é o desenvolvimento de modelos, algoritmos e métodos numéricos para a simulação numérica do processo de estampagem de chapas metálicas, que contribuam para aumentar a robustez e eficiência numérica dos programas de simulação e melhorar a precisão dos resultados obtidos. Os vários desenvolvimentos propostos são implementados e testados no programa de elementos finitos DD3IMP. O contributo deste trabalho incide fundamentalmente em cinco áreas distintas: (i) a descrição das ferramentas; (ii) o algoritmo de detecção de contacto; (iii) o método de regularização do problema de contacto com atrito; (iv) o modelo de atrito e (v) a validação experimental dos modelos e algoritmos desenvolvidos. Neste contexto: apresenta-se um estudo numérico de optimização da descrição das ferramentas por superfícies paramétricas de Bézier; procede-se à optimização do algoritmo de gestão das ferramentas a força imposta; implementa-se um algoritmo de detecção de contacto global mais robusto; estudam-se estratégias distintas para a optimização do valor do parâmetro de penalidade e associa-se à lei de Coulomb um modelo que estabelece a evolução do coeficiente de atrito em função da pressão de contacto. A comparação dos resultados numéricos e experimentais permitiu constatar que os desenvolvimentos introduzidos no programa DD3IMP conduziram a uma melhoria significativa na precisão da simulação.

Palavras-chave: Estampagem; Simulação Numérica; Grandes Transformações; Elastoplasticidade; Modelos Constitutivos; Contacto com Atrito; Elementos Finitos Sólidos.