Autor: Maurício da Silva Moreira (Currículo Lattes)
Resumo
Esta dissertação tem como foco principal a validação de um modelo computacional utilizado para simular o processo de calandragem de perfis metálicos utilizando diferentes elementos finitos. Adicionalmente, o estudo abrange a previsão de defeitos durante o processo de calandragem. Para tanto, foram realizados testes de validação do modelo em um perfil I de aço S235, com os resultados comparados aos dados experimentais disponíveis na literatura. Posteriormente, o modelo validado foi empregado em um estudo de casos envolvendo quatro perfis de alumínio 6061-T6, os quais possuem diferentes seções transversais. O alumínio 6061-T6 é uma liga amplamente empregada em aplicações marítimas devido às suas propriedades, como resistência à corrosão, elevada resistência mecânica, leveza, boa soldabilidade e resistência à fadiga. Nesse estudo, os perfis foram submetidos a simulações numéricas, considerando esforços verticais aplicados por meio dos rolos de calandragem. Para avaliar a robustez do modelo, foram testados quatro tipos distintos de elementos finitos: o elemento finito hexaédrico de ordem linear com 8 nós (SOLID185), o elemento finito hexaédrico de ordem quadrática com 20 nós (SOLID186), o elemento finito tetraédrico de ordem quadrática com 10 nós (SOLID187) e o elemento finito tetraédrico de ordem linear com 4 nós (SOLID285). Os resultados desses testes foram comparados entre si e com os dados experimentais disponíveis. Os testes de convergência de malha revelaram a estabilidade dos resultados, com uma variação de -0,61% ao utilizar o elemento finito SOLID186 e uma estabilidade de 6,59% com o elemento finito SOLID187. Os elementos finitos SOLID185 e 285 demonstraram uma menor estabilidade, com variações superiores a 15%. Os resultados obtidos destacaram a consistência entre os diferentes elementos finitos testados, apesar de algumas diferenças na precisão. Além disso, ao comparar os resultados da simulação com o perfil I de aço S235 com os dados experimentais, observou-se uma discrepância de -1,61% para o modelo que utilizou o elemento finito SOLID186 e -10,48% para o modelo que empregou o elemento finito SOLID187. Com base nesses resultados, foi possível validar o modelo computacional e determinar que os elementos finitos SOLID186 e SOLID187 são os mais adequados para representar com precisão o processo de calandragem de perfis metálicos. Já no estudo de casos, os resultados obtidos demonstram padrões consistentes em relação às tensões e deslocamentos em diferentes raios de curvatura. À medida que o raio de curvatura diminui, a tensão de von Mises tende a aumentar, aproximando-se do limite de resistência do material. Esse fenômeno é crítico para identificar os pontos de tensão máxima e garantir margens de segurança adequadas para evitar falhas estruturais. Os deslocamentos ao longo dos perfis também são monitorados e fornecem informações importantes sobre a evolução do deslocamento em diferentes raios de curvatura. A pesquisa identifica padrões consistentes que ajudam a determinar a influência direta da curvatura nos defeitos resultantes, contribuindo para a compreensão aprofundada do comportamento mecânico desses perfis.