Análise do comportamento plástico de chapas com o auxílio de técnica de correlação de imagens digitais

Abstract

Este trabalho de tese tem como objetivo desenvolver e avaliar o emprego da técnica de correlação de imagens digitais em ensaios de caracterização do comportamento plástico de chapas. O trabalho está dividido em três etapas. Na primeira e segunda etapas foram conduzidas avaliações em chapas de dois aços livres de intersticiais por meio de ensaios de tração uniaxial e Curva Limite de Conformação (CLC). Nestas etapas, as análises foram realizadas com auxílio do programa comercial ASAME® visando à avaliação da técnica de correlação de imagens digitais (CID) em ensaios de estiramento biaxial (CLC) em esboços gravados com os padrões determinístico (grade impressa de quadrados) e estocástico (speckle). O coeficiente de anisotropia plástica da chapa de aço livre de intersticiais foi calculado a partir de medidas do extensômetro e largura do corpo de prova assim como a partir das deformações superficiais obtidas por CID. Na terceira etapa, foram investigados os efeitos do modo de deformação (geometria do corpo de prova) e taxas de deformação (velocidade da travessa móvel) sobre o comportamento plástico e transformações de fases de uma chapa de aço inoxidável austenítico AISI 304L. Para tal, foram realizadas medidas simultâneas de forças (máquina de ensaios), alongamento dos corpos de prova (extensômetro ou deslocamento da travessa móvel), fração volumétrica transformada (ferritoscopia) e aquisição e correlação de imagens digitais a partir de um padrão estocástico (speckle). Ademais, nesta última etapa foram desenvolvidas rotinas em linguagem Python do programa aberto ELASTIX de correlação de imagens digitais. Os valores do coeficiente de anisotropia plástica da chapa de aço livre de intersticiais determinados por meio da técnica CID encontram-se próximos em comparação com os coeficientes avaliados por métodos tradicionais de medidas nas orientações paralela e transversal com respeito à direção de laminação. As deformações limites determinadas na condição de estrição por CID após os ensaios de conformação de chapas no segundo aço livre de intersticiais estão em boa concordância os valores reportados na literatura. Os resultados da terceira etapa revelaram os efeitos dos acoplamentos termomecânicos manifestados no comportamento plástico da chapa de aço inoxidável austenítico AISI 304L em razão do aumento da taxa de deformação. Além disso, foi observado por meio de medidas de ferritoscopia que a taxa de formação de martensita induzida por deformação plástica é mais importante sob condições de deformação plana. Por fim, as deformações obtidas a partir das três geometrias dos corpos de prova adotadas para avaliar o comportamento plástico da chapa de aço inoxidável austenítico AISI 304L por meio do programa aberto ELASTIX apresentam boa concordância com os valores médios dos campos da maior componente de deformação calculados com o programa ASAME ®. Portanto, é possível concluir que a técnica de correlação de imagens digitais (CID) é uma ferramenta bastante útil para fins de avaliação do comportamento plástico de chapas, pois permite avaliar as propriedades mecânicas com grau de confiabilidade assim como analisar campos heterogêneos de deformação em geometrias de corpos de prova para os quais não existem extensômetros específicos ou padronizados.