Análise inversa para identificação de parâmetros do modelo de drucker-prager em compacto verde de alumina
| dc.contributor.advisor-co1 | Sciuti, Vinicius Fiocco | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0230261917656691 | |
| dc.contributor.advisor-co1orcid | https://orcid.org/0000-0002-3709-3189 | |
| dc.contributor.advisor1 | Canto, Rodrigo Bresciani | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1316268411830615 | |
| dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0002-9286-9912 | |
| dc.contributor.author | Bonizio, Igor Mandatti | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/3201964841216342 | |
| dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0003-0417-5564 | |
| dc.contributor.referee | Rovere, Carlos Alberto Della | |
| dc.contributor.referee | Ferreira, Ayrton Ribeiro | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/8141224513975606 | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/4243580890826764 | |
| dc.contributor.refereeorcid | https://orcid.org/0000-0003-1534-0561 | |
| dc.contributor.refereeorcid | https://orcid.org/0000-0003-0398-3682 | |
| dc.date.accessioned | 2026-03-31T13:19:20Z | |
| dc.date.issued | 2026-03-26 | |
| dc.description.abstract | Powder pressing followed by sintering is widely used in industry. In low-confinement stages, such as die ejection, handling, and green machining, the mechanical behavior of the green compact can be described by an elastoplastic constitutive model based on the Drucker-Prager (DP) yield criterion, incorporating isotropic hardening. This study investigated the identifiability of the linear DP model parameters with Voce hardening law, which include the elastic modulus (E), internal friction angle (β), yield stress (σy), saturation stress (σ∞), and hardening parameter (b), using cyclic Brazilian test data on alumina green compacts, adopting an associative plastic flow hypothesis (ψ = β). The Finite Element Model Updating (FEMU) technique was employed in two stages: a numerical sensitivity analysis based on synthetic data and a force-based experimental application (FEMU-F) using experimental data of three Brazilian tests available in the literature. The numerical analysis demonstrated that global force data enables the identification of E and β with high sensitivity but are unable to uniquely constrain the hardening parameters due to a critical coupling between σy, σ∞, and b, creating a valley of indistinguishable solutions. The incorporation of displacement fields in the combined approach (FEMU-UF) proved capable of mitigating this ill-conditioning, numerically validating the cyclic Brazilian test as a viable setup for elastoplastic characterization. In the experimental application, E and β were identified with a variability of less than 4%, while σy exhibited a variability of 38%, experimentally confirming the coupling predicted by the Hessian eigenvalue decomposition. Despite this parametric instability, a generalized model using average parameters reproduced the force-time curves with less than a 7% deviation compared to the individual fits. In conclusion, the model reproduces faithfully the mechanical response of the Brazilian test. Nevertheless, its global predictive capacity remains limited to the specific test conditions and the adopted hypothesis of associative flow. | eng |
| dc.description.resumo | A prensagem de pós cerâmicos seguida de sinterização, é amplamente utilizada na indústria. Em etapas de baixo confinamento, como ejeção do molde, na manipulação e usinagem a verde, o comportamento mecânico do compacto verde pode ser descrito por um modelo constitutivo elastoplástico baseado no critério de escoamento de Drucker-Prager (DP). Este trabalho investigou a identificabilidade dos parâmetros do modelo DP linear com encruamento seguindo a lei de Voce, o que inclui o módulo elástico (E), ângulo de atrito interno (β), tensão de escoamento (σy), tensão de saturação (σ∞) e parâmetro de encruamento (b), a partir de dados de ensaios brasileiros cíclicos em compactos verdes de alumina, adotando hipótese de fluxo plástico associativo (ψ = β). A técnica de Atualização do Modelo de Elementos Finitos (do inglês Finite Element Model Updating, FEMU) foi empregada em duas etapas: uma análise numérica de sensibilidade baseada em dados sintéticos e uma aplicação experimental baseada em força (FEMU-F), utilizando dados experimentais de três ensaios mecânicos da literatura. A análise numérica demonstrou que dados de força global possibilitam identificar o E e o β com alta sensibilidade, mas não restringem unicamente os parâmetros de encruamento, devido a um acoplamento crítico entre σy, σ∞ e b, criando um vale de soluções indistinguíveis. A incorporação de campos de deslocamento na abordagem combinada (FEMU-UF) demonstrou mitigar esse mau condicionamento, validando numericamente o ensaio como configuração viável para caracterização elastoplástica. Na aplicação experimental E e β foram identificados com variabilidade inferior a 4%, enquanto σy apresentou variabilidade de 38%, confirmando experimentalmente o acoplamento previsto pela decomposição de autovalores da Hessiana. Apesar dessa instabilidade paramétrica, um modelo generalizado com parâmetros médios reproduziu as curvas de força-tempo com desvio inferior a 7% em relação aos ajustes individuais. O modelo reproduz com fidelidade a resposta mecânica no ensaio brasileiro, contudo, sua capacidade preditiva global permanece restrita às condições do ensaio e à hipótese de fluxo associativo adotada. | por |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.description.sponsorshipId | Processo nº 88887.953781/2024-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.identifier.citation | BONIZIO, Igor Mandatti. Análise inversa para identificação de parâmetros do modelo de drucker-prager em compacto verde de alumina. 2026. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23852. | por |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/23852 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | |
| dc.publisher.initials | UFSCar | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.subject | Compacto verde | por |
| dc.subject | Ensaio brasileiro | por |
| dc.subject | FEMU | por |
| dc.subject | Análise inversa | por |
| dc.subject | Green compact | eng |
| dc.subject | Brazilian test | eng |
| dc.subject | Inverse analysis | eng |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS | |
| dc.subject.ods | 9. Indústria, Inovação e Infraestrutura | |
| dc.title | Análise inversa para identificação de parâmetros do modelo de drucker-prager em compacto verde de alumina | por |
| dc.title.alternative | Inverse analysis for the identification of drucker-prager model parameters in alumina green compact | eng |
| dc.type | Dissertação |
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