En el presente estudio se investigó el efecto del porcentaje de refuerzo de carburo de silicio sobre el comportamiento a fluencia de un disco rotatorio fabricado con un material con gradiente funcional (FGM) a base de aluminio. Los discos rotatorios son componentes esenciales de equipos industriales y, por lo general, operan a altas temperaturas y velocidades de rotación, por lo que el estudio de su comportamiento a fluencia resulta necesario e inevitable.

En esta investigación, el comportamiento a fluencia en estado estacionario se analizó mediante la ecuación constitutiva de Norton en tres discos rotatorios con un refuerzo promedio de 20 % en volumen, utilizando un método numérico basado en el análisis por elementos finitos. La distribución de partículas de carburo de silicio en el disco es lineal, con valores entre 25 y 35 % en peso en el radio interno y entre 16,8 y 10,4 % en peso en el radio externo, dentro de una matriz de aluminio. Las propiedades del material, como el módulo de elasticidad, el coeficiente de Poisson y la densidad, se modelan de manera lineal y funcional según la fracción ponderada de la respuesta a fluencia en estado estable usando la ley de Norton.

Se empleó una técnica novedosa basada en los cambios de las propiedades del material con respecto a la temperatura para modelar los FGM. Resultados analíticos de la literatura se utilizaron para verificar el método de estudio y las soluciones numéricas. Los resultados indican una diferencia mínima entre las soluciones analíticas y numéricas, y muestran que se logra una alta resistencia a la fluencia al aumentar la proporción de refuerzo en el radio interno y disminuirla en el radio externo.