Caracterización de fractura experimental y numérica del acero DP1180 en corte simple combinado y tensión uniaxial
Autores: Khameneh, Farinaz; Abedini, Armin; Butcher, Clifford
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Pruebas
Fractura
Deformación
Corte
Tensión
Geometría
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
Las pruebas actuales para la caracterización de la fractura en metales de chapa automotriz bajo tensión plana incluyen corte simple, tensión uniaxial, deformación plana y tensión biaxial, pero existe una brecha significativa entre el corte y la tensión uniaxial. Actualmente, sigue siendo incierto si la deformación de fractura experimenta una reducción entre el corte simple y la tensión uniaxial o si sufre un aumento exponencial a medida que disminuye la triaxialidad. La fractura en la combinación de corte simple y tensión se complica por el agrietamiento prematuro en los bordes bajo tensión, junto con una fuerte sensibilidad de la deformación de fractura a la escala de longitud de medición. Para abordar estos problemas, se modificaron y evaluaron varias geometrías de corte simple existentes, con un enfoque en obtener trayectorias de deformación aproximadamente lineales correspondientes a la tensión uniaxial combinada y el corte simple, adecuadas para la caracterización experimental de fractura utilizando correlación de imágenes digitales (DIC). Se llevó a cabo una investigación experimental y numérica utilizando dos geometrías planas que no requieren mecanizado a través del grosor y que pueden ser fácilmente probadas en un marco de prueba universal. Se utilizó análisis de elementos finitos para investigar la influencia de la excentricidad de la muesca en el estado de tensión y la ubicación de fractura predicha. La geometría más prometedora en cada tipo de muestra fue seleccionada y probada para un acero de alta resistencia de fase dual, DP1180. El rendimiento de las dos geometrías planas se evaluó en función de la linealidad de la deformación y el estado de tensión, junto con la ubicación de la iniciación de la fractura. La mejor geometría se utilizó para evaluar y recalibrar el locus de fractura de Mohr-Coulomb modificado (MMC) con datos en corte y tensión combinados. La calibración inicial de MMC utilizando cuatro pruebas de fractura que suprimieron el estrangulamiento proporcionó una estimación precisa para la deformación de fractura en tensión uniaxial combinada y corte simple. El modelo MMC predijo correctamente un valle en la deformación de fractura entre estas dos condiciones de carga.
Descripción
Las pruebas actuales para la caracterización de la fractura en metales de chapa automotriz bajo tensión plana incluyen corte simple, tensión uniaxial, deformación plana y tensión biaxial, pero existe una brecha significativa entre el corte y la tensión uniaxial. Actualmente, sigue siendo incierto si la deformación de fractura experimenta una reducción entre el corte simple y la tensión uniaxial o si sufre un aumento exponencial a medida que disminuye la triaxialidad. La fractura en la combinación de corte simple y tensión se complica por el agrietamiento prematuro en los bordes bajo tensión, junto con una fuerte sensibilidad de la deformación de fractura a la escala de longitud de medición. Para abordar estos problemas, se modificaron y evaluaron varias geometrías de corte simple existentes, con un enfoque en obtener trayectorias de deformación aproximadamente lineales correspondientes a la tensión uniaxial combinada y el corte simple, adecuadas para la caracterización experimental de fractura utilizando correlación de imágenes digitales (DIC). Se llevó a cabo una investigación experimental y numérica utilizando dos geometrías planas que no requieren mecanizado a través del grosor y que pueden ser fácilmente probadas en un marco de prueba universal. Se utilizó análisis de elementos finitos para investigar la influencia de la excentricidad de la muesca en el estado de tensión y la ubicación de fractura predicha. La geometría más prometedora en cada tipo de muestra fue seleccionada y probada para un acero de alta resistencia de fase dual, DP1180. El rendimiento de las dos geometrías planas se evaluó en función de la linealidad de la deformación y el estado de tensión, junto con la ubicación de la iniciación de la fractura. La mejor geometría se utilizó para evaluar y recalibrar el locus de fractura de Mohr-Coulomb modificado (MMC) con datos en corte y tensión combinados. La calibración inicial de MMC utilizando cuatro pruebas de fractura que suprimieron el estrangulamiento proporcionó una estimación precisa para la deformación de fractura en tensión uniaxial combinada y corte simple. El modelo MMC predijo correctamente un valle en la deformación de fractura entre estas dos condiciones de carga.