Un estudio de las propiedades mecánicas dinámicas del acero Q460D
Autores: Huang, Bo; Lin, Li; Xu, Tianli; Xiao, Xinke; Wang, Jiuqiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Acero
Resistencia al impacto
Pruebas de rendimiento del material
Johnson-Cook
Criterio de fractura
Pruebas de impacto de Taylor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
Se estudiaron las propiedades mecánicas dinámicas del acero Q460D para facilitar una evaluación de la resistencia al impacto de las estructuras de construcción. En el presente trabajo, se realizaron pruebas de rendimiento del material del acero Q460D a diferentes temperaturas, tasas de deformación y estados de tensión. Utilizando un enfoque experimental-numérico híbrido, se calibraron una relación constitutiva de Johnson-Cook (JC) modificada, un criterio de fractura de Johnson-Cook (JC) modificado y un criterio de fractura dependiente del lode. Para validar la calibración, se llevaron a cabo pruebas de impacto de Taylor de varillas de acero Q460D sobre placas de objetivo rígidas en un sistema de cañón de gas ligero de una etapa. Se obtuvieron modos de fallo de hongo, división por tracción y fallo en pétalos a medida que la velocidad de impacto aumentaba de 191.6 a 422.1 m/s. Se construyó un modelo de elementos finitos tridimensional para las pruebas de impacto de Taylor, y se realizaron simulaciones de elementos finitos utilizando los modelos de material calibrados. Se encontró que las simulaciones de elementos finitos utilizando el criterio de fractura dependiente del lode eran razonables en términos de los modos de fallo de las varillas de Taylor. En contraste, el comportamiento de fractura de las varillas de Taylor fue significativamente subestimado utilizando el criterio de fractura JC independiente del lode. Finalmente, se exploró y discutió el efecto de la anisotropía, la sensibilidad a la tasa de deformación y el plateau de fluencia en las predicciones de impacto de Taylor en elementos finitos.
Descripción
Se estudiaron las propiedades mecánicas dinámicas del acero Q460D para facilitar una evaluación de la resistencia al impacto de las estructuras de construcción. En el presente trabajo, se realizaron pruebas de rendimiento del material del acero Q460D a diferentes temperaturas, tasas de deformación y estados de tensión. Utilizando un enfoque experimental-numérico híbrido, se calibraron una relación constitutiva de Johnson-Cook (JC) modificada, un criterio de fractura de Johnson-Cook (JC) modificado y un criterio de fractura dependiente del lode. Para validar la calibración, se llevaron a cabo pruebas de impacto de Taylor de varillas de acero Q460D sobre placas de objetivo rígidas en un sistema de cañón de gas ligero de una etapa. Se obtuvieron modos de fallo de hongo, división por tracción y fallo en pétalos a medida que la velocidad de impacto aumentaba de 191.6 a 422.1 m/s. Se construyó un modelo de elementos finitos tridimensional para las pruebas de impacto de Taylor, y se realizaron simulaciones de elementos finitos utilizando los modelos de material calibrados. Se encontró que las simulaciones de elementos finitos utilizando el criterio de fractura dependiente del lode eran razonables en términos de los modos de fallo de las varillas de Taylor. En contraste, el comportamiento de fractura de las varillas de Taylor fue significativamente subestimado utilizando el criterio de fractura JC independiente del lode. Finalmente, se exploró y discutió el efecto de la anisotropía, la sensibilidad a la tasa de deformación y el plateau de fluencia en las predicciones de impacto de Taylor en elementos finitos.