Modelagem de fratura dúctil usando modelos micromecânicos

A demanda crescente de energia tem motivado a exploração e produção de óleo e gás em condições complexas, tais como as reservas do pré-sal no Brasil. Os dutos desempenham um papel importante no transporte do óleo e gás do poço para a unidade flutuante na superfície do mar. A integridade estrutural destes dutos representa um fator chave na segurança operacional da infraestrutura de exploração. Entre os diferentes modos de falhas, verificações contra fratura dúctil devem ser realizadas durante a instalação e operação do componente. A fratura dúctil ocorre por mecanismo de nucleação, crescimento vazio e coalescência. Locais potenciais para iniciação de vázios são partículas de segunda fase ou inclusões. A modelagem de dano dúctil no nível microscópico é uma tarefa muito difícil e complexa para os engenheiros. Portanto, previsões conservadoras de falha dúctil, usando modelos simples, são necessárias durante o projeto e otimização de estruturas críticas como vasos de pressão e tubulações. Hoje em dia, é bem conhecido que a fase de iniciação é fortemente influenciada pela triaxialidade de tensões e pela deformação plástica no nível microscópico. Assim, um modelo simples usado para estudar a falha dúctil sob condições multiaxiais de tensões é a abordagem Stress Modified Critical Strain (SMCS). Ruptura dúctil foi estudada para um aço sob diferentes condições de triaxialidade de tensão usando o método SMCS. Testes experimentais são realizados para caracterizar a relação entre a triaxialidade e a tensão plástica equivalente usando barras cilíndricas entalhadas. Após a calibração das propriedades de plasticidade e dano, são feitas predições de
falha para geometrias com baixo nível restrição plástica. A evolução dos campos de tensão / deformação é comparada entre as diferentes geometrias. Vantagens e desvantagens da metodologia SMCS são discutidas