Modelado Numérico Avanzado y Análisis Experimental de Gradientes Térmicos en la Configuración de Compresión Gleeble para la Aleación de Aluminio 2017-T4
Autores: Pantalé, Olivier; Muller, Yannis; Balcaen, Yannick
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelado Numérico Avanzado y Análisis Experimental de Gradientes Térmicos en la Configuración de Compresión Gleeble para la Aleación de Aluminio 2017-T4
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Gleeble
Simuladores termomecánicos
Gradientes de temperatura
Comportamiento de deformación
Propiedades mecánicas
Aleación de aluminio
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Los simuladores termomecánicos Gleeble son herramientas ampliamente utilizadas para la investigación del comportamiento de deformación a alta temperatura en materiales. Sin embargo, los gradientes de temperatura que se desarrollan dentro del espécimen durante las pruebas de compresión Gleeble tienen el potencial de resultar en deformaciones no uniformes, lo que puede afectar la precisión de las propiedades mecánicas medidas. Este estudio presenta una investigación experimental y numérica de los campos de temperatura en especímenes de aleación de aluminio 2017-T4 antes de las pruebas de compresión Gleeble a temperaturas que varían utilizando yunque de carburo de tungsteno con distribución de temperatura uniforme (ISO-T). El uso de múltiples termopares, soldados tanto al espécimen como a los yunques, ofrece valiosos conocimientos sobre los gradientes de temperatura y sus evoluciones. Se desarrolló un modelo de elementos finitos térmico-eléctrico acoplado en Abaqus con el propósito de simular el proceso de calentamiento resistivo. Se implementa una subrutina de amplitud de usuario (UAMP) para regular el calentamiento basado en un algoritmo de proporcional-integral-derivativo (PID) que modula la densidad de corriente para seguir el perfil de temperatura especificado. Los resultados numéricos demuestran que los gradientes de temperatura dentro del espécimen al final del proceso de calentamiento, alcanzando una temperatura de , son mínimos, con valores por debajo de . Esto está de acuerdo con las observaciones experimentales. La adición de láminas de grafito entre el espécimen y los yunques ha demostrado reducir efectivamente los gradientes. El uso de la temperatura medida del yunque como condición de contorno, en lugar de un valor constante de , ha demostrado mejorar el acuerdo entre las curvas de enfriamiento simuladas y experimentales. El enfoque de modelado proporciona un marco para cuantificar los gradientes de temperatura en los especímenes de compresión Gleeble y para evaluar su impacto en la respuesta constitutiva medida de los materiales a temperaturas elevadas.
Descripción
Los simuladores termomecánicos Gleeble son herramientas ampliamente utilizadas para la investigación del comportamiento de deformación a alta temperatura en materiales. Sin embargo, los gradientes de temperatura que se desarrollan dentro del espécimen durante las pruebas de compresión Gleeble tienen el potencial de resultar en deformaciones no uniformes, lo que puede afectar la precisión de las propiedades mecánicas medidas. Este estudio presenta una investigación experimental y numérica de los campos de temperatura en especímenes de aleación de aluminio 2017-T4 antes de las pruebas de compresión Gleeble a temperaturas que varían utilizando yunque de carburo de tungsteno con distribución de temperatura uniforme (ISO-T). El uso de múltiples termopares, soldados tanto al espécimen como a los yunques, ofrece valiosos conocimientos sobre los gradientes de temperatura y sus evoluciones. Se desarrolló un modelo de elementos finitos térmico-eléctrico acoplado en Abaqus con el propósito de simular el proceso de calentamiento resistivo. Se implementa una subrutina de amplitud de usuario (UAMP) para regular el calentamiento basado en un algoritmo de proporcional-integral-derivativo (PID) que modula la densidad de corriente para seguir el perfil de temperatura especificado. Los resultados numéricos demuestran que los gradientes de temperatura dentro del espécimen al final del proceso de calentamiento, alcanzando una temperatura de , son mínimos, con valores por debajo de . Esto está de acuerdo con las observaciones experimentales. La adición de láminas de grafito entre el espécimen y los yunques ha demostrado reducir efectivamente los gradientes. El uso de la temperatura medida del yunque como condición de contorno, en lugar de un valor constante de , ha demostrado mejorar el acuerdo entre las curvas de enfriamiento simuladas y experimentales. El enfoque de modelado proporciona un marco para cuantificar los gradientes de temperatura en los especímenes de compresión Gleeble y para evaluar su impacto en la respuesta constitutiva medida de los materiales a temperaturas elevadas.