Influence ranges of the stress invariants and hardening types on the mechanical behavior of materials : monotonic and cyclic applications

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo avaliar os efeitos dos invariantes de tensão I1 e J3 no comportamento mecânico de ligas metálicas. Nesse sentido, o comportamento do aço SAE 1045 em Fratura Dúctil, Fadiga de Baixíssimo (ULCF) e Baixo de Número de Ciclos (LCF) é investigado baseado nos dados experimentais fornecidos por Bai (2008) e Leese e Socie (1989). Além disso, um modelo constitutivo baseado no critério de escoamento do Gao (Gao et al. 2011) com endurecimento misto (isotrópico e cinemático) é proposto para capturar os efeitos do I1 e J3. As simulações numéricas conduzidas assumindo um comportamento do tipo von Mises não descreveram de forma apropriada os resultados experimentais de Fratura Dúctil, ULCF e LCF, o que comprovou a dependência do aço SAE 1045 com relação ao I1 e J3

. Depois da calibração dos parâmetros a e b do Gao, as respostas numéricas obtidas descreveram de forma mais coerente os dados experimentais. Interessantemente, tanto a quanto b são afetados pelo tipo de endurecimento considerado. Em particular, diferenças consideráveis entre a modelagem baseadas em Mises e no Gao surgiram em condições monotônicas e em ULCF, enquanto as disparidades entre essas duas formulações constitutivas foram menos substanciais em LCF. No entanto, a evolução da deformação plástica acumulada espera pelas modelagens do tipo Mises e Gao foram bastante distintas em LCF, o que sugere que modelos sensíveis aos invariantes de tensão podem ser atrativas para estimativas de vida a fadiga por meio de técnicas incrementais.