Modelado y simulación del comportamiento de envejecimiento de una aleación de fundición a presión de zinc
Autores: Martinez Page, Maria Angeles; Hartmann, Stefan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelado y simulación del comportamiento de envejecimiento de una aleación de fundición a presión de zinc
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Zinc
Fundición a presión
Comportamiento termo-mecánico
Envejecimiento
Deformación finita
Ecuaciones constitutivas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Mientras que la aleación de zinc para fundición a presión Zamak se utiliza ampliamente en vehículos y máquinas, su estado solidificado aún no ha sido investigado a fondo experimentalmente ni modelado matemáticamente. El comportamiento del material se caracteriza por la sensibilidad a la temperatura y la tasa, el envejecimiento y las influencias a largo plazo bajo cargas externas. Así, modelamos el comportamiento termo-mecánico de Zamak en estado sólido para un rango de temperatura de -40 grados C a 85 grados C, y el estado de envejecimiento hasta un año. El modelo de termo-viscoplasticidad de deformación finita se deriva de una extensa campaña experimental. Esta campaña involucró pruebas de tensión, compresión y torsión a varias temperaturas y estados de envejecimiento. Además, se consideran las propiedades termo-físicas de la capacidad calorífica y la conductividad térmica dependientes de la temperatura y el envejecimiento. Un desafío significativo está relacionado con las descomposiciones multiplicativas del gradiente de deformación, que afecta las medidas de deformación y tensión en relación con diferentes configuraciones intermedias. Todo el modelo se implementa en un programa de elementos finitos implícito y se proporcionan ejemplos de validación en partes más complejas para que la capacidad de predicción para partes complejas esté disponible, lo que no ha sido posible hasta ahora. Experimentos de validación utilizando correlación de imágenes digitales confirman la precisión de las ecuaciones constitutivas termo-mecánicamente consistentes para formas geométricas complejas. Además, se introducen y aplican medidas de validación para una forma geométrica compleja de un espécimen de fundición de zinc. Esto proporciona una medida del estado de deformación para componentes complejos bajo condiciones de operación reales.
Descripción
Mientras que la aleación de zinc para fundición a presión Zamak se utiliza ampliamente en vehículos y máquinas, su estado solidificado aún no ha sido investigado a fondo experimentalmente ni modelado matemáticamente. El comportamiento del material se caracteriza por la sensibilidad a la temperatura y la tasa, el envejecimiento y las influencias a largo plazo bajo cargas externas. Así, modelamos el comportamiento termo-mecánico de Zamak en estado sólido para un rango de temperatura de -40 grados C a 85 grados C, y el estado de envejecimiento hasta un año. El modelo de termo-viscoplasticidad de deformación finita se deriva de una extensa campaña experimental. Esta campaña involucró pruebas de tensión, compresión y torsión a varias temperaturas y estados de envejecimiento. Además, se consideran las propiedades termo-físicas de la capacidad calorífica y la conductividad térmica dependientes de la temperatura y el envejecimiento. Un desafío significativo está relacionado con las descomposiciones multiplicativas del gradiente de deformación, que afecta las medidas de deformación y tensión en relación con diferentes configuraciones intermedias. Todo el modelo se implementa en un programa de elementos finitos implícito y se proporcionan ejemplos de validación en partes más complejas para que la capacidad de predicción para partes complejas esté disponible, lo que no ha sido posible hasta ahora. Experimentos de validación utilizando correlación de imágenes digitales confirman la precisión de las ecuaciones constitutivas termo-mecánicamente consistentes para formas geométricas complejas. Además, se introducen y aplican medidas de validación para una forma geométrica compleja de un espécimen de fundición de zinc. Esto proporciona una medida del estado de deformación para componentes complejos bajo condiciones de operación reales.