Revisiting viscoplasticity: a physically admissible and energy consistent approach
Aquesta tesi aborda el repte de modelar el comportament viscoplàstic de materials metàl·lics sotmesos a velocitats de deformació elevades, amb especial èmfasi en les simulacions d’impacte. La motivació inicial era la de replicar un conjunt de dades experimentals de para-xocs fabricats amb acers d’al...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| Repositorio: | UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:upcommons.upc.edu:2117/450150 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/2117/450150 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Viscoplasticity Finite element method Materials--Testing Constitutive modelling Crash Car crash Simulations Fem Kratos Formulation Viscoplasticitat Elements finits, Mètode dels Assaigs de materials Àrees temàtiques de la UPC::Matemàtiques i estadística::Anàlisi numèrica::Mètodes en elements finits Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials::Assaig de materials |
| Sumario: | Aquesta tesi aborda el repte de modelar el comportament viscoplàstic de materials metàl·lics sotmesos a velocitats de deformació elevades, amb especial èmfasi en les simulacions d’impacte. La motivació inicial era la de replicar un conjunt de dades experimentals de para-xocs fabricats amb acers d’alta resistència emprant el programari de codi obert Kratos Multiphysics. No obstant això, la posterior manca de dades experimentals va provocar una reorientació del projecte cap a una investigació més general sobre el modelatge constitutiu de la viscoplasticitat. La primera part de la tesi inclou una revisió detallada del mètode dels elements finits i del modelatge constitutiu en mecànica de sòlids, posant especial èmfasi en la plasticitat i la viscoplasticitat, així com en la seva implementació numèrica. A partir d'aquí, s'implementa el model clàssic viscoplastic de Perzyna a Kratos, el qual es valida mitjançant simulacions simplificades. L’anàlisi del seu comportament sota diferents condicions de càrrega revela dues limitacions importants: la manca d’un esquema de retorn condueix a estats de tensió físicament inadmissibles, i la seva sensibilitat al pas de temps numèric dificulta la calibració en casos on es compti amb un ampli ventall de velocitats de deformació. Per tal de superar aquests inconvenients, es proposa i s'implementa un nou model viscoplàstic. Aquesta nova formulació introdueix els efectes dependents del temps d’una manera completament innovadora, oferint més flexibilitat i consistència física. El model s'avalua en escenaris clàssics de dependència temporal (fluència, relaxació, sensibilitat a la velocitat de deformació), es duu a terme un estudi de sensibilitat paramètrica i finalment es calibra amb les dades d'un experiment de referència. La tesi demostra la viabilitat i el potencial del model proposat per a simulacions sensibles a la velocitat de deformació, així establint les bases per a futurs desenvolupaments molt sofisticats. |
|---|