Simulación numérica del proceso de trefilación de alambres de acero incorporando el efecto del daño para la predicción de fractura
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2012
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Abstract
En esta tesis se realiza la simulación computacional del proceso de trefilado en alambres con el objetivo de analizar el comportamiento del material e identificar los factores que influyen en la formación y evolución del daño como identificador de falla por el defecto denominado chevron o estallido central. Para la simulación numérica se utiliza un modelo mecánico elastoplástico que incorpora la variable de daño, la cual se mide en base a la degradación del módulo elástico del material. Para esta variable se proponen dos criterios de evolución, los cuales se definen dentro del contexto de la teoría de la plasticidad asociada. El primer criterio de evolución se supone independiente del valor de la presión hidrostática, mientras que el segundo criterio considera la evolución del daño solamente ante la presencia de presiones positivas.
Los casos simulados corresponden a un proceso de trefilado de un paso, utilizando cinco semi ángulos diferentes de aproximación del dado (7°, 15°, 21°, 28° y 35°) y dos reducciones de sección (21% y 31%). Estas configuraciones hay sido previamente analizadas tanto experimental como numéricamente sin considerar el efecto del daño. Los resultados obtenidos permiten la validación del modelo mediante la obtención de las fuerzas de trefilado. Además se aprecia que el comportamiento de la presión hidrostática, la deformación plástica y la tensión de von Mises es consistente a lo representado en la literatura. En cuanto al daño, se logra identificar su inicio y evolución en el material a lo largo del proceso de trefilado. Los resultados indican que ninguna configuración ensayada alcanza el daño crítico, descartando así la presencia de chevrones. Esto permite afirmar que el proceso simulado se encuentra dentro de la zona segura de operación. Es interesante destacar que el segundo criterio refleja de mejor manera el comportamiento esperado del daño, mostrando una localización en las zonas internas del material.
Los casos simulados corresponden a un proceso de trefilado de un paso, utilizando cinco semi ángulos diferentes de aproximación del dado (7°, 15°, 21°, 28° y 35°) y dos reducciones de sección (21% y 31%). Estas configuraciones hay sido previamente analizadas tanto experimental como numéricamente sin considerar el efecto del daño. Los resultados obtenidos permiten la validación del modelo mediante la obtención de las fuerzas de trefilado. Además se aprecia que el comportamiento de la presión hidrostática, la deformación plástica y la tensión de von Mises es consistente a lo representado en la literatura. En cuanto al daño, se logra identificar su inicio y evolución en el material a lo largo del proceso de trefilado. Los resultados indican que ninguna configuración ensayada alcanza el daño crítico, descartando así la presencia de chevrones. Esto permite afirmar que el proceso simulado se encuentra dentro de la zona segura de operación. Es interesante destacar que el segundo criterio refleja de mejor manera el comportamiento esperado del daño, mostrando una localización en las zonas internas del material.
Description
Tesis (Magíster en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2012