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Estudio de los mecanismos de fractura de un acero de bajo carbono ante diferentes estados de carga biaxial empleando un dispositivo tipo Arcan

Autores: Anduquia, Juan Manuel; Vargas Salazar, Santiago; Valeria Ortiz, Deisy; Narváez Tovar, Carlos Alberto; Rodríguez Baracaldo, Rodolfo

Idioma: Español

Editor: Universidad de Tarapacá

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo OA
2022

Estudio de los mecanismos de fractura de un acero de bajo carbono ante diferentes estados de carga biaxial empleando un dispositivo tipo Arcan


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales estructurales

Palabras clave

Acero de bajo carbono
Dispositivo tipo Arcan
Esfuerzo plano
Superficie de fractura

Licencia

CC BY – Atribución

Consultas: 9

Citaciones: Ingeniería mecánica aplicada: Diseño, manufactura y simulación


Descripción

La investigación estudia los mecanismos de fractura de un acero de bajo carbono (AISI/SAE 1020) sometido a distintos estados de carga biaxial mediante un dispositivo tipo Arcan. El objetivo es comprender cómo varía el comportamiento del material cuando se somete a tensión pura, esfuerzos combinados y cortante puro, superando las limitaciones de los ensayos uniaxiales tradicionales. Metodológicamente, se emplea un enfoque experimental-computacional. Se diseña una probeta tipo mariposa, optimizada mediante simulaciones de elementos finitos para concentrar los esfuerzos en su zona central. Los ensayos se realizan variando el ángulo de carga (0°, 60° y 90°), lo que permite reproducir diferentes estados de esfuerzo plano. Posteriormente, las superficies de fractura se analizan mediante estereoscopía y microscopía electrónica de barrido para identificar los mecanismos de falla. Los resultados muestran que el tipo de carga influye directamente en la morfología y el mecanismo de fractura. Bajo tensión pura predominan microvacíos circulares y una fractura dúctil típica; en estados con mayor componente cortante, los microvacíos se deforman (forma elíptica), se orientan según la dirección del esfuerzo y su coalescencia se acelera, reduciendo la resistencia del material. En cortante puro, se observan superficies más lisas debido al arrastre y fricción entre las caras fracturadas.

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