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
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
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.
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.