Evaluación de propiedades del HDPE a través de indentación instrumentada: Enfoque experimental y de simulación por computadora
Autores: Vinogradova, Anna Aleksandrovna; Gogolinskiy, Kirill Valerievich; Doronin, Kirill Igorevich; Shchiptsova, Ekaterina Konstantinovna; Melnikova, Alena Vadimovna
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación de propiedades del HDPE a través de indentación instrumentada: Enfoque experimental y de simulación por computadora
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Proceso
Indentación
Materiales poliméricos
Indentor esférico
Método de elementos finitos
Propiedades mecánicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
El documento analiza el proceso de indentación de materiales poliméricos con un indentor esférico. Se analizan los diagramas de carga obtenidos experimentalmente y por medio del método de elementos finitos (FEM). El material en estudio fue polietileno de alta densidad (HDPE) de grado PE100, tomado de una tubería para sistemas de distribución de gas. El objetivo del trabajo fue determinar los parámetros del modelo computacional, teniendo en cuenta los procesos de endurecimiento y fluencia al verificar los diagramas con estudios experimentales. Se analizó la influencia de la variación de los parámetros de las fórmulas de cálculo en la fiabilidad de los resultados de la simulación. Se compararon los resultados del cálculo de las propiedades mecánicas del material sobre la base de los diagramas mediante el método de Oliver-Pharr para los diagramas modelo y experimentales. Se demuestra la posibilidad de utilizar la modelización computacional para el análisis de procesos de indentación instrumentada, ya que los resultados revelaron la convergencia del módulo elástico de 1078 GPa para FEM y 1083 GPa para el experimento. También se muestra la conformidad del método de Oliver-Pharr para determinar la profundidad de contacto, que difería de la geometría del modelo por solo un 2.3%. La simulación del proceso de indentación utilizando el modelo de Norton a través de FEM, así como la determinación de los parámetros de la función de deformación del material teniendo en cuenta la fluencia, permite describir el proceso de interacción de contacto y muestra una buena concordancia con los datos experimentales.
Descripción
El documento analiza el proceso de indentación de materiales poliméricos con un indentor esférico. Se analizan los diagramas de carga obtenidos experimentalmente y por medio del método de elementos finitos (FEM). El material en estudio fue polietileno de alta densidad (HDPE) de grado PE100, tomado de una tubería para sistemas de distribución de gas. El objetivo del trabajo fue determinar los parámetros del modelo computacional, teniendo en cuenta los procesos de endurecimiento y fluencia al verificar los diagramas con estudios experimentales. Se analizó la influencia de la variación de los parámetros de las fórmulas de cálculo en la fiabilidad de los resultados de la simulación. Se compararon los resultados del cálculo de las propiedades mecánicas del material sobre la base de los diagramas mediante el método de Oliver-Pharr para los diagramas modelo y experimentales. Se demuestra la posibilidad de utilizar la modelización computacional para el análisis de procesos de indentación instrumentada, ya que los resultados revelaron la convergencia del módulo elástico de 1078 GPa para FEM y 1083 GPa para el experimento. También se muestra la conformidad del método de Oliver-Pharr para determinar la profundidad de contacto, que difería de la geometría del modelo por solo un 2.3%. La simulación del proceso de indentación utilizando el modelo de Norton a través de FEM, así como la determinación de los parámetros de la función de deformación del material teniendo en cuenta la fluencia, permite describir el proceso de interacción de contacto y muestra una buena concordancia con los datos experimentales.