Estudio de los mecanismos de fractura de un acero de bajo carbono ante diferentes estados de carga biaxial empleando un dispositivo tipo Arcan
Autores: Anduquia, Juan Manuel; Vargas Salazar, Santiago; Valeria Ortiz, Deisy; Narváez Tovar, Carlos Alberto; Rodríguez Baracaldo, Rodolfo
Idioma: Español
Editor: Universidad de Tarapacá
Año: 2022
Acceso abierto
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Consultas: 7
Citaciones: Ingeniería mecánica aplicada: Diseño, manufactura y simulación
La investigación estudia los mecanismos de fractura de un acero de bajo carbono (AISI/SAE 1020) sometido a distintos estados de carga biaxial mediante un dispositivo tipo Arcan. El objetivo es comprender cómo varía el comportamiento del material cuando se somete a tensión pura, esfuerzos combinados y cortante puro, superando las limitaciones de los ensayos uniaxiales tradicionales. Metodológicamente, se emplea un enfoque experimental-computacional. Se diseña una probeta tipo mariposa, optimizada mediante simulaciones de elementos finitos para concentrar los esfuerzos en su zona central. Los ensayos se realizan variando el ángulo de carga (0°, 60° y 90°), lo que permite reproducir diferentes estados de esfuerzo plano. Posteriormente, las superficies de fractura se analizan mediante estereoscopía y microscopía electrónica de barrido para identificar los mecanismos de falla. Los resultados muestran que el tipo de carga influye directamente en la morfología y el mecanismo de fractura. Bajo tensión pura predominan microvacíos circulares y una fractura dúctil típica; en estados con mayor componente cortante, los microvacíos se deforman (forma elíptica), se orientan según la dirección del esfuerzo y su coalescencia se acelera, reduciendo la resistencia del material. En cortante puro, se observan superficies más lisas debido al arrastre y fricción entre las caras fracturadas.
La investigación estudia los mecanismos de fractura de un acero de bajo carbono (AISI/SAE 1020) sometido a distintos estados de carga biaxial mediante un dispositivo tipo Arcan. El objetivo es comprender cómo varía el comportamiento del material cuando se somete a tensión pura, esfuerzos combinados y cortante puro, superando las limitaciones de los ensayos uniaxiales tradicionales. Metodológicamente, se emplea un enfoque experimental-computacional. Se diseña una probeta tipo mariposa, optimizada mediante simulaciones de elementos finitos para concentrar los esfuerzos en su zona central. Los ensayos se realizan variando el ángulo de carga (0°, 60° y 90°), lo que permite reproducir diferentes estados de esfuerzo plano. Posteriormente, las superficies de fractura se analizan mediante estereoscopía y microscopía electrónica de barrido para identificar los mecanismos de falla. Los resultados muestran que el tipo de carga influye directamente en la morfología y el mecanismo de fractura. Bajo tensión pura predominan microvacíos circulares y una fractura dúctil típica; en estados con mayor componente cortante, los microvacíos se deforman (forma elíptica), se orientan según la dirección del esfuerzo y su coalescencia se acelera, reduciendo la resistencia del material. En cortante puro, se observan superficies más lisas debido al arrastre y fricción entre las caras fracturadas.