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Análisis de Sensibilidad del Modelo Johnson-Cook para Ti-6Al-4V en Aplicaciones de Motores Aeroespaciales

Autores: Beecher, Carlos; Sepúlveda, Héctor; Oñate, Angelo; Habraken, Anne Marie; Duchêne, Laurent; Pincheira, Gonzalo; Tuninetti, Víctor

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Análisis de Sensibilidad del Modelo Johnson-Cook para Ti-6Al-4V en Aplicaciones de Motores Aeroespaciales


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Aleaciones de titanio
Motor a reacción
Integridad estructural
Modelos constitutivos
Análisis de sensibilidad
Modelo de Johnson-Cook

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 25

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las aleaciones de titanio, como el Ti-6Al-4V, son cruciales para la integridad estructural de los motores aéreos, especialmente durante eventos de alta energía como los escenarios de pérdida de palas de turbina. Sin embargo, predecir con precisión su comportamiento bajo tales condiciones requiere la calibración precisa de los modelos constitutivos. Este estudio presenta un análisis de sensibilidad integral de los parámetros del modelo de plasticidad de Johnson-Cook y del daño progresivo para el Ti-6Al-4V en simulaciones de contención de palas. Utilizando modelos de elementos finitos, se variaron sistemáticamente los parámetros clave de plasticidad (resistencia al fluencia, constante de endurecimiento por deformación, sensibilidad a la tasa de deformación, coeficiente de ablandamiento térmico y exponente de endurecimiento por deformación) y los parámetros relacionados con el daño (1, 2, 3, 4 y 5) en un +/-5% para evaluar su influencia en la distribución de tensiones, la deformación plástica y los índices de daño. Los resultados indican que el coeficiente de ablandamiento térmico y el coeficiente de endurecimiento por tasa de deformación exhiben la influencia más significativa en el daño previsto de la carcasa, destacando la importancia de caracterizar con precisión estos parámetros. Las variaciones en la resistencia al fluencia y el exponente de endurecimiento por deformación también afectan notablemente la distribución de tensiones y la deformación plástica. Si bien los parámetros de evolución del daño (1-5) influyen en la progresión general del daño, sus sensibilidades individuales varían, siendo 1 y 4 los que muestran efectos más pronunciados en comparación con los demás. Estos hallazgos proporcionan una guía crucial para calibrar el modelo de Johnson-Cook y mejorar las evaluaciones de la integridad estructural de los motores aéreos.

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