Modelos numéricos para predecir el comportamiento y falla de aceros para aplicaciones industriales: calibración y validación mediante ensayos experimentales.

El comportamiento de los materiales sometidos a cargas monotónicas se puede caracterizar mediante un modelo constitutivo y un criterio de falla. En este proyecto se plantea estudiar e implementar diferentes modelos matemáticos que describen el fenómeno de la fractura dúctil en metales, el cual se produce cuando el material experimenta deformaciones plásticas significativas al momento de su ruptura. Se evalúan dos enfoques: acoplado y desacoplado. En el primer enfoque el modelo constitutivo y el criterio de falla (en este caso, un modelo de daño) están estrechamente interrelacionados, mientras que en el segundo enfoque el modelo constitutivo es independiente del criterio de falla. En general, los criterios de fractura dúctil son más precisos que los criterios de falla clásicos, pero los más novedosos no están incluidos en los softwares comerciales de Elementos Finitos, dificultando así su uso práctico. Para definir completamente estos modelos se requiere determinar algunas constantes empíricas, específicas para cada material. En tal sentido, se platea diseñar, fabricar y ensayar experimentalmente probetas de configuración especial, capaces de captar los factores más influyentes en la fractura dúctil (la triaxialidad de tensiones y el ángulo de Lode), para tres grupos de aceros: estructurales, inoxidables y de alta resistencia. Durante el desarrollo de la investigación se evalúan varios criterios de fractura dúctil, cuyos resultados se comparan entre sí y se contrastan con resultados similares de la literatura. Para cada uno de los tres grupos de aceros ensayados, se seleccionan dos modelos numéricos de fractura dúctil (uno acoplado y otro desacoplado), los cuales se implementan y calibran en un software de Elementos Finitos. Finalmente, se propone un único modelo acoplado y otro desacoplado para cada grupo de aceros, estableciendo ecuaciones para determinar las constantes empíricas en función de las propiedades mecánicas y metalográficas de estos aceros.

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