Evaluación de la resistencia a impactos utilizando imágenes de alta velocidad, correlación de imágenes digitales en 3D y análisis de elementos finitos
Autores: Jonsson, Simon; Kajberg, Jörgen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Nuevos materiales de alta resistencia
Industria automotriz
Resistencia a choques
Imagenología de alta velocidad
Correlación de imágenes digitales en 3D
índice de choque
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 4
Citaciones: Sin citaciones
Para promover el uso de nuevos materiales de alta resistencia en la industria automotriz, la evaluación de la resistencia a choques es esencial, tanto en términos de análisis de elementos finitos (FE) como de experimentos de validación. Este trabajo propone un enfoque para abordar el rendimiento en choques a través de la imagenología de alta velocidad combinada con correlación de imagen digital 3D (3D-DIC). Al rastrear la deformación del componente de manera continua, se pueden identificar las grietas y relacionarlas con la carga y la historia de intrusión del experimento. El llamado índice de choque (CI) y su tasa de disminución (CIDR) se pueden estimar utilizando solo un único (o unos pocos) componentes, en lugar de un conjunto de componentes con diferentes niveles de intrusión y aplastamiento. Las cajas de choque fueron comprimidas axial y dinámicamente para evaluar la resistencia a choques del acero ferrítico bainítico asistido por TRIP y del acero endurecible por prensado. Se utilizó un modelo constitutivo dependiente de la tasa calibrado y un modelo de daño fenomenológico para simular las pruebas de las cajas de choque. La energía absorbida, la deformación plástica y el CIDR fueron evaluados y comparados con los contrapartes experimentales. Al aplicar el método propuesto para evaluar el CIDR, se encontró una buena concordancia al utilizar los CI reportados por otros autores que usaron grandes conjuntos de cajas de choque. Los análisis de FE mostraron una concordancia bastante buena con cierta subestimación en términos de absorciones de energía. La formación de grietas fue sobreestimada, lo que resultó en un CIDR predicho demasiado alto. Se concluye que el método propuesto para evaluar la resistencia a choques es prometedor. Para mejorar la precisión del modelado, se necesita una mejor predicción de la formación de grietas y se sugiere la introducción de la propiedad intrínseca del material, la tenacidad a la fractura, para futuras investigaciones y mejoras del modelo.
Descripción
Para promover el uso de nuevos materiales de alta resistencia en la industria automotriz, la evaluación de la resistencia a choques es esencial, tanto en términos de análisis de elementos finitos (FE) como de experimentos de validación. Este trabajo propone un enfoque para abordar el rendimiento en choques a través de la imagenología de alta velocidad combinada con correlación de imagen digital 3D (3D-DIC). Al rastrear la deformación del componente de manera continua, se pueden identificar las grietas y relacionarlas con la carga y la historia de intrusión del experimento. El llamado índice de choque (CI) y su tasa de disminución (CIDR) se pueden estimar utilizando solo un único (o unos pocos) componentes, en lugar de un conjunto de componentes con diferentes niveles de intrusión y aplastamiento. Las cajas de choque fueron comprimidas axial y dinámicamente para evaluar la resistencia a choques del acero ferrítico bainítico asistido por TRIP y del acero endurecible por prensado. Se utilizó un modelo constitutivo dependiente de la tasa calibrado y un modelo de daño fenomenológico para simular las pruebas de las cajas de choque. La energía absorbida, la deformación plástica y el CIDR fueron evaluados y comparados con los contrapartes experimentales. Al aplicar el método propuesto para evaluar el CIDR, se encontró una buena concordancia al utilizar los CI reportados por otros autores que usaron grandes conjuntos de cajas de choque. Los análisis de FE mostraron una concordancia bastante buena con cierta subestimación en términos de absorciones de energía. La formación de grietas fue sobreestimada, lo que resultó en un CIDR predicho demasiado alto. Se concluye que el método propuesto para evaluar la resistencia a choques es prometedor. Para mejorar la precisión del modelado, se necesita una mejor predicción de la formación de grietas y se sugiere la introducción de la propiedad intrínseca del material, la tenacidad a la fractura, para futuras investigaciones y mejoras del modelo.