Comportamento mecânico dos corpos de prova de cobre com geometria especial preparados por meio de compressão no estado plano de deformação em matriz Ford

dc.creatorRenato Coutinho dos Santos
dc.date.accessioned2026-04-15T15:28:33Z
dc.date.issued2025-08-26
dc.description.abstractThe tensile test is highly important in analyzing the mechanical properties of materials for thermomechanical processing and application projects. The preparation of the specimen for this test requires several complex processing steps due to the size and geometry defined by specifications, which must be produced with precision in shape, dimensions, and surface finish. Furthermore, with advances in research in the field of severe plastic deformation (SPD), which can produce new materials in limited quantities, there has been a growing demand for non- standard samples that can reach submicrometric dimensions. In this context, this study investigated the mechanical behavior of specimens prepared through a new processing route using plane strain compression. For this purpose, high-purity copper was used. This material plastically deforms with relative ease due to its good ductility. Thus, the objective of the research was to develop a new method for preparing samples for tensile testing in cold-rolled thin sheets. Cold rolling, Ford test, and full annealing were carried out on copper samples. Subsequently, tensile tests were performed, and flow curves were developed for comparison and validation of the samples prepared using the Ford die. Finite element simulations of both the tensile and Ford tests were also conducted to select the best stress and strain path for designing the physical and virtual experiments used to validate the new proposed method. The dimensions of the useful parts of the sheets were: thickness of 0.5 mm, widths of 2, 5, and 20 mm, and lengths of 2 and 4 mm. The results of the flow curves obtained from the physical and virtual tests were consistent. The sheets with widths of 2 mm, as well as the sheet with a width of 5 mm and a length of 4 mm, deformed under a uniaxial stress state, as indicated by the numerical simulation. The sheet with a width of 20 mm showed a state close to plane strain under tension. The sheet with a width of 5 mm and a useful length of 2 mm was stretched under an intermediate condition between uniaxial stress and plane strain. In this case, new mathematical models were used to calculate the flow curve. The new method proved to be a viable practical alternative for the physical testing route involving rolling followed by tensile testing
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/2479
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso aberto
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectEngenharia metalúrgica
dc.subjectMétodo dos elementos finitos
dc.subjectEnergia (Mecânica)
dc.subjectCobre
dc.subject.otherCobre
dc.subject.otherCompressão no estado plano de deformação
dc.subject.otherEnsaio de tração
dc.subject.otherMétodo dos elementos finitos
dc.titleComportamento mecânico dos corpos de prova de cobre com geometria especial preparados por meio de compressão no estado plano de deformação em matriz Ford
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor1Pedro Henrique Rodrigues Pereira
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4025356034594990
local.contributor.referee1Gilmar Cordeiro da Silva
local.contributor.referee1Alisson Duarte da Silva
local.creator.Latteslattes.cnpq.br/6037330982069204
local.description.resumoO ensaio de tração é muito importante nas análises das propriedades mecânicas de materiais para projetos de processamentos termomecânicos e demais aplicações. A confecção do corpo de prova para este teste exige várias etapas complexas de processamentos devido ao tamanho e geometria definidos em especificações que necessitam serem produzidas com precisões na forma, medidas e acabamentos. Além disso, com o avanço em pesquisas nas áreas de deformação plástica severa (SPD) que podem fabricar novos materiais com quantidades limitadas, tem-se aumentado a demanda por amostras fora do padrão de normas que podem atingir tamanhos a nível submicrométrico. Diante deste cenário, este trabalho estudou o comportamento mecânico em corpos de prova preparados em nova rota de processamento por meio da compressão no estado plano de deformação. Para isso, o material utilizado foi o cobre de elevada pureza. Este material se deforma plasticamente com certa facilidade devido a boa ductilidade. Então, o objetivo da pesquisa foi desenvolver novo método de preparação das amostras para o ensaio de tração em chapas finas laminadas. Foram realizadas laminação a frio, ensaio Ford seguidos de recozimento pleno em amostras de cobre. Em seguida, foram feitos testes de tração e desenvolvidas as curvas de fluxo para comparação e validação do ensaio preparado a partir da matriz Ford. Também foram realizadas simulações virtuais pelo método dos elementos finitos dos ensaios de tração e Ford para escolha do melhor caminho de tensão e deformação na definição do projeto para os experimentos físicos e virtuais para validação do novo método proposto. As dimensões das partes úteis das chapas foram: espessura de 0,5mm, larguras de 2, 5 e 20mm e comprimento de 2 e 4mm. Os resultados das curvas de fluxo determinadas a partir dos ensaios físicos e virtuais de tração foram congruentes. As chapas com larguras de 2mm e a chapa com largura de 5mm e comprimento de 4mm se deformaram sob estado uniaxial de tensões de acordo com o resultado apresentado pela simulação numérica. A chapa com largura de 20mm apresentou estado próximo ao plano de deformação. A chapa com largura de 5mm e comprimento de 2mm foram tracionadas sob estado intermediário entre uniaxial de tensões e estado plano de deformação. Neste caso, novos modelos matemáticos foram utilizados para o cálculo da curva de fluxo. O novo método se mostrou que pode ser viável como alternativa prática do ensaio físico da laminação, seguida de tração.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas - Mestrado Profissional
local.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA

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