ESTUDO ESTATÍSTICO DE PROBLEMAS DE CONTATO EM ELEMENTOS FINITOS APLICADOS À CONFORMAÇÃO MECÂNICA DOS METAIS

Arnaldo Alves Garcia Junior¹; Sonia Aparecida Goulart Oliveira¹

¹ Sala FEMEC-CIMNE

Resumo

Na simulação de processos de conformação mecânica dos metais pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) o contato entre os corpos é uma das principais características que influenciam no resultado da solução numérica. A resolução dos problemas de contato é caracterizada pela busca dos contatos produzidos seguida da aplicação de restrições cinemáticas que satisfazem a condição de impenetrabilidade entre os corpos, para aplicação dessas restrições é utilizado por exemplo o Método da Penalidade. Neste método a qualidade da solução é altamente dependente do valor do parâmetro de Penalidade Normal. O estudo proposto tem como objetivo principal obter uma formulação que permita estimar o parâmetro de Penalidade Normal na resolução de problemas de contato considerando as propriedades mecânicas dos materiais, qualidade da malha utilizada, características do processo e configurações do algoritmo de contato. A máxima penetração dos nós de um corpo em outro é a resposta analisada no estudo, e é função dos parâmetros escolhidos devendo ser minimizada para obter a convergência da solução. Devido à alta complexidade matemática e não linearidade dos problemas de contato, são utilizadas ferramentas estatísticas para analisar a resposta do problema obtida a partir de experimentos numéricos de um modelo definido para análise. São realizados um experimento fatorial a dois níveis frácionário, análise das variáveis de influência na resposta, aplicação da técnica de superfície de resposta, otimização da função objetivo e definição dos parâmetros, inclusive a Penalidade Normal, que minimizam a resposta analisada e garanta a convergências da solução dos modelos em geral.

Palavras-chave: Método dos Elementos Finitos; Conformação mecânica; Contato; Método da Penalidade