Tese de Doutorado Gilmar - Programa de de Pós-Graduação em ...

2.9 Modelagem dos processos de conformação mecânica
Os principais métodos de análise de processos de conformação são os
métodos dos blocos, das linhas de escorregamento, do limite superior, limite inferior
e dos elementos finitos. A necessidade de uma teoria para descrever os
mecanismos do processo de conformação mecânica consiste na habilidade de se
fazer uma previsão da tensão, deformação e velocidades para todos os pontos na
região da peça. As várias aproximações diferem na complexidade e no grau para os
quais elas encontram estas necessidades.
Os métodos analíticos possuem grandes restrições, e, atualmente, tem-se
utilizado uma forma baseada em elementos finitos. Este método foi originalmente
desenvolvido para análise de problemas estruturais, e tem sido aplicado para
problemas de conformação mecânica, envolvendo condições elasto-plástico em
deformação plana ou axissimétrica na compressão simples e extrusão.
Kobayashi, Oh e Altan (1989) desenvolveram uma formulação de escoamento
plástico (flow formulation), que caracteriza o escoamento dos metais em deformação
plástica de forma análoga ao escoamento dos fluidos viscosos incompressíveis. As
deformações elásticas são desprezadas e os materiais são descritos através de leis
de comportamento rígido-plásticas/viscoplásticas e as relações entre a tensão e a
velocidade de deformação, se baseiam nas equações constitutivas de Levy-Mises.
Esta formulação tem sido aplicada no estudo de processos de conformação plástica
em massa bidimensionais e tridimensionais e serve de base a alguns programas
comerciais (DEFORM 2D (3D), FORGE 2 (3), QFORM e FINEL).
Marcal e King (1967) introduziram a primeira formulação sólida de elementos
finitos aplicada a grandes deformações elasto-plásticas/viscoplásticas. Essa
formulação explica para a região de transição, onde a resposta do material é elástica
no início do passo incremental e plástica para o fim. Refinamentos da formulação
são baseados na integração numérica dos elementos que permite diferentes
respostas do material estando presente para cada ponto de integração. Esta
formulação foi designada de formulação Lagrangiana total e caracteriza-se por
descrever a deformação do material relativamente ao estado inicial não deformado.
As aplicações da formulação sólida à simulação numérica de processos de
conformação plástica são, na sua maioria, baseadas na formulação Lagrangiana
atualizada a qual utiliza o estado deformado como estado de referência. A aplicação
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