Una Metodología Determinista para Calibrar Criterios de Rendimiento Anisotrópicos Independientes de Presión en Tensión de Deformación Plana Usando Análisis de Elementos Finitos
Autores: Abedini, A.; Narayanan, A.; Butcher, C.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Una Metodología Determinista para Calibrar Criterios de Rendimiento Anisotrópicos Independientes de Presión en Tensión de Deformación Plana Usando Análisis de Elementos Finitos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Resistencia a la fluencia
Deformación en estado plano
Modelos de plasticidad fenomenológica
Simulaciones por elementos finitos
Grados de acero automotriz
Ensayos de tracción con muesca
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
La resistencia al fluencia de los materiales bajo deformación de tensión plana a menudo no se caracteriza experimentalmente debido a las dificultades que surgen al interpretar los resultados de las pruebas de tracción en tensión plana. Los campos de deformación y tensión en la región de medición de estas pruebas son inhomogéneos, lo que dificulta extraer la respuesta constitutiva de las mediciones experimentales. En consecuencia, la tensión de fluencia en tensión plana se predice utilizando modelos de plasticidad fenomenológicos calibrados con datos de tensión uniaxial y biaxial. Para eliminar esta incertidumbre, se propone una técnica inversa simple basada en elementos finitos para determinar el arco de la tensión de fluencia asociada de la tensión uniaxial a la tensión plana utilizando una forma restringida del criterio de fluencia anisotrópico de Vegter para analizar una prueba de tracción con muesca. El problema inverso se formula bajo plasticidad deviatoria asociada y se restringe de tal manera que solo se necesita identificar un único parámetro, la tensión de fluencia principal mayor bajo deformación de tensión plana, a partir de las simulaciones de elementos finitos. La metodología se aplicó a dos grados de acero automotriz diferentes, un DP1180 de ultra alta resistencia y un acero suave DC04. La precisión predictiva de los modelos constitutivos se evaluó utilizando una geometría de muesca alternativa que proporciona un estado de tensión intermedio entre la tensión uniaxial y la tensión plana. Al realizar pruebas de tracción con muesca en tres orientaciones de chapa, se obtuvieron tres arcos de la superficie de fluencia que se emplearon para calibrar la función de fluencia Yld2000, ampliamente utilizada. El estudio muestra que para el DP1180, la tensión de fluencia normalizada en tensión plana estaba en el rango de 1.10 a 1.14, mientras que para el acero DDQ, la tensión de fluencia normalizada en tensión plana era notablemente más fuerte, con valores que oscilaban entre 1.22 y 1.27, dependiendo de la orientación. La metodología propuesta permite obtener una gran cantidad de datos de plasticidad anisotrópica a partir de pruebas de muesca simples, asegurando al mismo tiempo que el estado de tensión plana se caracterice con precisión, ya que gobierna la localización y la fractura en muchas operaciones de conformado.
Descripción
La resistencia al fluencia de los materiales bajo deformación de tensión plana a menudo no se caracteriza experimentalmente debido a las dificultades que surgen al interpretar los resultados de las pruebas de tracción en tensión plana. Los campos de deformación y tensión en la región de medición de estas pruebas son inhomogéneos, lo que dificulta extraer la respuesta constitutiva de las mediciones experimentales. En consecuencia, la tensión de fluencia en tensión plana se predice utilizando modelos de plasticidad fenomenológicos calibrados con datos de tensión uniaxial y biaxial. Para eliminar esta incertidumbre, se propone una técnica inversa simple basada en elementos finitos para determinar el arco de la tensión de fluencia asociada de la tensión uniaxial a la tensión plana utilizando una forma restringida del criterio de fluencia anisotrópico de Vegter para analizar una prueba de tracción con muesca. El problema inverso se formula bajo plasticidad deviatoria asociada y se restringe de tal manera que solo se necesita identificar un único parámetro, la tensión de fluencia principal mayor bajo deformación de tensión plana, a partir de las simulaciones de elementos finitos. La metodología se aplicó a dos grados de acero automotriz diferentes, un DP1180 de ultra alta resistencia y un acero suave DC04. La precisión predictiva de los modelos constitutivos se evaluó utilizando una geometría de muesca alternativa que proporciona un estado de tensión intermedio entre la tensión uniaxial y la tensión plana. Al realizar pruebas de tracción con muesca en tres orientaciones de chapa, se obtuvieron tres arcos de la superficie de fluencia que se emplearon para calibrar la función de fluencia Yld2000, ampliamente utilizada. El estudio muestra que para el DP1180, la tensión de fluencia normalizada en tensión plana estaba en el rango de 1.10 a 1.14, mientras que para el acero DDQ, la tensión de fluencia normalizada en tensión plana era notablemente más fuerte, con valores que oscilaban entre 1.22 y 1.27, dependiendo de la orientación. La metodología propuesta permite obtener una gran cantidad de datos de plasticidad anisotrópica a partir de pruebas de muesca simples, asegurando al mismo tiempo que el estado de tensión plana se caracterice con precisión, ya que gobierna la localización y la fractura en muchas operaciones de conformado.