Análisis Computacional de la Influencia del Estrés Residual en la Resistencia de Compuestos con Diferentes Matrices de Aluminio y Partículas de Carburo
Autores: Balokhonov, Ruslan; Zemlianov, Aleksandr; Gatiyatullina, Diana; Romanova, Varvara
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Estudio
Comportamiento mecánico
Matriz de aluminio
Compuestos de partículas de carburo
Carga termomecánica
Criterio de fractura
Método de elementos finitos
Tensión residual
Propiedades termomecánicas
Curvatura interfacial matriz-partícula
Mecanismo de fractura
Resistencia del compuesto
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 6
Citaciones: Sin citaciones
Se lleva a cabo un estudio numérico del comportamiento mecánico de los compuestos de matriz de aluminio y partículas de carburo sometidos a cargas termomecánicas combinadas. La estructura compuesta, correspondiente a la observada experimentalmente, se tiene en cuenta explícitamente en los cálculos. La respuesta mecánica de la matriz de aluminio y las partículas de carburo se describe utilizando modelos elástico-plásticos e elástico-frágiles isotrópicos. Se utiliza un criterio de fractura del máximo esfuerzo equivalente que actúa en las regiones locales de tensión volumétrica para estudiar la iniciación y propagación de grietas en las partículas. Los problemas de valor límite de tensión plana dinámica de enfriamiento y tensión de los compuestos se resuelven mediante el método de elementos finitos ABAQUS/Explicit. Se investiga la influencia del estrés residual inducido por el enfriamiento y las propiedades termomecánicas de los materiales de la matriz y las partículas en la resistencia de los compuestos. Se encuentra que un efecto positivo o negativo del estrés residual depende de la relación entre la resistencia de las partículas y el esfuerzo de fluencia de la matriz. El estrés residual de compresión formado en la partícula después del enfriamiento aumenta la resistencia de los compuestos con matrices duras y partículas de baja resistencia. Una disminución en la curvatura interfacial matriz-partícula resulta en un cambio en el mecanismo de fractura de agrietamiento en la partícula a despegue, lo que aumenta la resistencia del compuesto. La elongación del compuesto al inicio de la fractura disminuye con la fracción de volumen de las partículas.
Descripción
Se lleva a cabo un estudio numérico del comportamiento mecánico de los compuestos de matriz de aluminio y partículas de carburo sometidos a cargas termomecánicas combinadas. La estructura compuesta, correspondiente a la observada experimentalmente, se tiene en cuenta explícitamente en los cálculos. La respuesta mecánica de la matriz de aluminio y las partículas de carburo se describe utilizando modelos elástico-plásticos e elástico-frágiles isotrópicos. Se utiliza un criterio de fractura del máximo esfuerzo equivalente que actúa en las regiones locales de tensión volumétrica para estudiar la iniciación y propagación de grietas en las partículas. Los problemas de valor límite de tensión plana dinámica de enfriamiento y tensión de los compuestos se resuelven mediante el método de elementos finitos ABAQUS/Explicit. Se investiga la influencia del estrés residual inducido por el enfriamiento y las propiedades termomecánicas de los materiales de la matriz y las partículas en la resistencia de los compuestos. Se encuentra que un efecto positivo o negativo del estrés residual depende de la relación entre la resistencia de las partículas y el esfuerzo de fluencia de la matriz. El estrés residual de compresión formado en la partícula después del enfriamiento aumenta la resistencia de los compuestos con matrices duras y partículas de baja resistencia. Una disminución en la curvatura interfacial matriz-partícula resulta en un cambio en el mecanismo de fractura de agrietamiento en la partícula a despegue, lo que aumenta la resistencia del compuesto. La elongación del compuesto al inicio de la fractura disminuye con la fracción de volumen de las partículas.