Estudo dos Campos de Tensões na Ponta de Trincas sob Modo I em Monocristais Considerando Visco-plasticidade

Abstract

O presente trabalho trata da análise do escoamento plástico em pequena escala na ponta de uma trinca em uma peça em Estado Plano de Deformações (EPD), estando a trinca sob tração (modo I). É feito uso da teoria de visco-plasticidade cristalina e foi empregado o modelo de plasticidade de Needleman-Asaro. Considera-se a ponta da trinca inserida em um grão (monocristal), sob hipótese de propagação quase-estática. O monocristal considerado é metálico e cúbico de face centrada (CFC) e as análises são realizadas para pequenas deformações. Considera-se a orientação cristalográfica proposta por Rice (1987), onde somente três sistemas de deslizamento podem ser ativados. A plasticidade cristalina independente do tempo apresenta problemas de unicidade de solução para determinadas condições e propriedades dos materiais. Para eliminar tais problemas foi adotada a relação constitutiva viscosa. Tal modelo introduz propriedades constitutivas que são dependentes da velocidade de aplicação de carga. É feito uso do método dos elementos finitos com elementos retangulares para discretizar a estrutura. O escoamento plástico em pequena escala, na região próxima à ponta da trinca (a zona de processos) permite a imposição do campo de deslocamentos da solução da mecânica da fratura linear elástica para modo I em regiões suficientemente afastadas da ponta da trinca. Portanto, o campo de deslocamentos é imposto no contorno do domínio analisado através do fator de intensidade de tensões (KI). Os campos de tensões e deformações em torno da ponta da trinca foram comparados com soluções similares nas quais efeitos viscosos não são considerados.