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Pruebas de impacto de Taylor con cilindros de cobre: Experimentos, análisis microestructural y modelado 3D SPH con plasticidad por dislocación y red neuronal artificial informada por dinámica molecular como ecuación de estado

Autores: Rodionov, Egor S.; Lupanov, Victor G.; Gracheva, Natalya A.; Mayer, Polina N.; Mayer, Alexander E.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales estructurales

Palabras clave

Pruebas de impacto de Taylor
Plasticidad dinámica
Cobre laminado en frío
Análisis microestructural
Modelo de plasticidad por dislocaciones
Esquema numérico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 5

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las pruebas de impacto de Taylor que involucran la colisión de una muestra cilíndrica con un yunque se utilizan ampliamente para estudiar las propiedades dinámicas de los materiales y para probar métodos numéricos. Aplicamos un enfoque experimental-numérico combinado para estudiar la plasticidad dinámica del cobre OFHC de alta conductividad térmica y libre de oxígeno laminado en frío. En la parte experimental, las velocidades de impacto de hasta 113.6 m/s proporcionan una deformación de hasta 0.3 y tasas de deformación de hasta 1.7 x 10^4 s^-1 en el borde de la muestra. El análisis microestructural nos permite encontrar estructuras similares a poros con un tamaño de aproximadamente 15-30 um y un refinamiento significativo de la estructura granular en las partes deformadas de la muestra. En términos de modelado, se implementa el modelo de plasticidad por dislocación, que fue probado anteriormente para el problema de una onda de choque al impactar una placa, en el caso 3D utilizando el esquema numérico de hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH). El modelo incluye una ecuación de estado implementada en forma de una red neuronal artificial (ANN) y entrenada de acuerdo con simulaciones de dinámica molecular (MD) de estiramiento/compresión isotérmica uniforme de volúmenes representativos de cobre. El coeficiente de fricción por dislocación se toma de simulaciones anteriores de MD. Estos dos esfuerzos están dirigidos a construir un modelo de material completamente basado en MD. La comparación de la forma final del proyectil, la reducción de la longitud de la muestra y el aumento en el diámetro del borde impactado de la muestra confirman la aplicabilidad del modelo desarrollado y nos permiten optimizar los parámetros del modelo para el caso del cobre OFHC laminado en frío.

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