Desarrollo de un Modelo Numérico para Simular el Desprendimiento de Pintura por Choque Láser en Sustratos de Aluminio
Autores: Tserpes, Konstantinos; Papadopoulos, Kosmas; Unaldi, Selen; Berthe, Laurent
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Desarrollo de un Modelo Numérico para Simular el Desprendimiento de Pintura por Choque Láser en Sustratos de Aluminio
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Elemento finito
Choque láser
Proceso de despojo
Aluminio
Modelado de zona cohesiva
Hallazgos experimentales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
Se desarrolló un modelo explícito de Elementos Finitos (EF) en el código LS-Dyna para simular el despojo de pintura por choque láser en sustratos de aluminio de aeronaves. El objetivo principal del modelo es explicar los mecanismos físicos del proceso de despojo por choque láser en términos de propagación de ondas de choque, evolución de estrés y deformación, y forma y tamaño del despojo, así como evaluar los efectos de los parámetros del láser y del material en el patrón de despojo. Para simular el comportamiento del aluminio, se aplicó el modelo de plasticidad de Johnson-Cook y la ecuación de estado de Gruneisen. Para simular el despojo, se aplicó el método de modelado de zona cohesiva. El modelo de EF se comparó con éxito con experimentos en términos de perfiles de velocidad de la cara posterior. Los parámetros considerados en el estudio son el grosor del aluminio, el grosor de la pintura epóxica, el diámetro del punto láser, la tenacidad a la fractura de la interfaz aluminio/epóxico y la presión máxima aplicada. En todos los casos, se predijo un patrón de despojo circular sólido o hueco, lo que concuerda con los hallazgos experimentales. Se encontró que todos los parámetros afectan el patrón de despojo. Los resultados numéricos podrían utilizarse para el diseño de pruebas de despojo por choque láser selectivo.
Descripción
Se desarrolló un modelo explícito de Elementos Finitos (EF) en el código LS-Dyna para simular el despojo de pintura por choque láser en sustratos de aluminio de aeronaves. El objetivo principal del modelo es explicar los mecanismos físicos del proceso de despojo por choque láser en términos de propagación de ondas de choque, evolución de estrés y deformación, y forma y tamaño del despojo, así como evaluar los efectos de los parámetros del láser y del material en el patrón de despojo. Para simular el comportamiento del aluminio, se aplicó el modelo de plasticidad de Johnson-Cook y la ecuación de estado de Gruneisen. Para simular el despojo, se aplicó el método de modelado de zona cohesiva. El modelo de EF se comparó con éxito con experimentos en términos de perfiles de velocidad de la cara posterior. Los parámetros considerados en el estudio son el grosor del aluminio, el grosor de la pintura epóxica, el diámetro del punto láser, la tenacidad a la fractura de la interfaz aluminio/epóxico y la presión máxima aplicada. En todos los casos, se predijo un patrón de despojo circular sólido o hueco, lo que concuerda con los hallazgos experimentales. Se encontró que todos los parámetros afectan el patrón de despojo. Los resultados numéricos podrían utilizarse para el diseño de pruebas de despojo por choque láser selectivo.