Uma crescente utilização de perfis metálicos formados a frio vem sendo observada ao longo dos anos. Uma das principais características deste tipo de perfil é que o processo de fabricação a partir da conformação a frio produz intrinsicamente tensões residuais e defeitos geométricos nos elementos estruturais, fato que influencia o comportamento estrutural dos mesmos. Desta forma, a existência de ferramentas computacionais que possibilitem a correta caracterização do estado inicial dos perfis mostra-se de grande interesse para o entendimento do efeito das imperfeições físicas e geométricas no comportamento estrutural de tais elementos. Tendo isso em mente, o objetivo da presente pesquisa foi desenvolver um programa computacional capaz de modelar a conformação a frio por dobragem de perfis metálicos com posterior verificação de seu comportamento estrutural por meio de análise de flambagem considerando a influência das tensões residuais. O programa foi implementado utilizando o Método dos Elementos Finitos Posicional com elementosfinitos de sólido prismático de base triangular. Foi implementado um modelo constitutivo hiperelástico que consiste na combinação dos modelos de Rivlin-Saunders e de Hartmann-Neff, o qual é apropriado para a análise de problemas no regime de grandes deformações. A plasticidade foi considerada através da implementação de um modelo elastoplástico alternativo para grandes deformações baseada na decomposição de Flory; já a restrição de contato foi considerada através do método de penalização e discretização nó-a-superfície. O programa desenvolvido foi validado mediante comparações com exemplos presentes na literatura. Foi verificado que o programa conseguiu determinar de forma condizente a magnitude e a distribuição das tensões residuais advindas do trabalho a frio ao longo da seção transversal dos perfis, bem como avaliar a influência das imperfeições geométricas e das tensões residuais na estabilidade dos mesmos.

An increasing use of cold formed metal profiles has been observed over the years. One of the main characteristics of this type of profile is that the cold forming manufacturing process intrinsically produces residual stresses and geometric defects in the structural elements, which influences their structural behavior. Thus, the existence of computational tools that allow the correct characterization of the profiles initial state is of great interest for understanding the effect of physical and geometric imperfections on the structural behavior of such elements. With this in mind, the objective of the present research was to develop a computational program capable of modeling the cold forming (bending) of metal profiles with subsequent verification of their structural behavior through buckling analysis considering the influence of residual stresses. The program was implemented using the Positional Finite Element Method with triangular based prismatic solid finite elements. A hyperelastic constitutive model consisting of a combination of the Rivlin-Saunders and the Hartmann-Neff models was implemented, which is appropriate for the analysis of problems in the large strain regime. The plasticity was considered through the implementation of an alternative elasto-plastic model for large strains based on the Flory’s decomposition; while the contact constraint was considered through the penalty method and the node-to-surface discretization. The developed program was validated through comparisons with examples from the literature. It was verified that the program was able to determine the magnitude and the distribution of the residual stresses arising from the cold work along the profiles cross section, as well as to evaluate the influence of the geometric imperfections and the residual stresses on their stability.