Simulación de la rotura de barras de acero perlítico sometidas a tracción mediante un modelo de fisura cohesiva. Validación experimental

Suárez Guerra, Fernando and Gálvez Ruiz, Jaime and Atienza Riera, José Miguel and Cendón Franco, David Ángel and Elices Calafat, Manuel (2013). Simulación de la rotura de barras de acero perlítico sometidas a tracción mediante un modelo de fisura cohesiva. Validación experimental. "Anales de Mecánica de Fractura", v. 1 (n. 30); pp. 285-290. ISSN 0213-3725.

Description

Title: Simulación de la rotura de barras de acero perlítico sometidas a tracción mediante un modelo de fisura cohesiva. Validación experimental
Author/s:
  • Suárez Guerra, Fernando
  • Gálvez Ruiz, Jaime
  • Atienza Riera, José Miguel
  • Cendón Franco, David Ángel
  • Elices Calafat, Manuel
Item Type: Article
Título de Revista/Publicación: Anales de Mecánica de Fractura
Date: 2013
ISSN: 0213-3725
Volume: 1
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos (UPM)
Department: Ingeniería Civil: Construcción
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

Full text

[img] PDF - Users in campus UPM only - Requires a PDF viewer, such as GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
Download (788kB)

Abstract

Las probetas cilíndricas fabricadas con materiales metálicos de elevada ductilidad, como el aluminio o el cobre, sometidas a tracción suelen presentar una rotura comúnmente denominada rotura en copa y cono, debido a su geometría. Este tipo de rotura se reproduce numéricamente con éxito mediante el modelo de Gurson-Tvergaard- Needleman, cuya formulación matemática se basa en el fenómeno físico de nucleación, crecimiento y coalescencia de microhuecos. A diferencia de dichos materiales, las barras de acero perlítico, material con una ductilidad apreciable, presentan un frente de rotura plano que no puede simularse correctamente con los modelos antes mencionados, apareciendo una región interior de daño que, en principio, también puede atribuirse a un fenómeno de nucleación y crecimiento de microhuecos, mientras que en el exterior aparece una zona cuya micrografía permite asociar su rotura a un mecanismo de clivaje. En trabajos anteriores los autores han presentado un elemento de intercara cohesivo dependiente de la triaxialidad de tensiones que, incorporado a un código de elementos finitos, permite reproducir de forma razonable el daño que se desarrolla en la región interior mencionada. En este trabajo se presentan los resultados de una campaña experimental que permite validar el modelo desarrollado. Para ello, se ensayan probetas de diferentes diámetros y se comparan los resultados con los obtenidos numéricamente, empleando tres bases extensométricas diferentes en cada uno de los diámetros. Los resultados numéricos se ajustan razonablemente bien a los obtenidos experimentalmente.The cylindrical specimens made of high-ductility metallic materials, such as aluminium and copper, usually fail showing a fracture surface commonly known as cup-cone fracture because of its shape. This type of fracture is successfully reproduced using the Gurson-Tvergaard-Needleman model, which is based on the physical process of nucleation, growth and coalescence of microvoids. Unlike these materials, pearlitic steel bars, which are considerably ductile, show a flat fracture surface that cannot be correctly reproduced with the aforementioned models. In this flat fracture surface, a dark region can be observed in the centre of the specimen, which is the result of a process of nucleation and growth of microvoids, while in the rest of the fracture surface a different region can be identified, which a micrographic study reveals to be the result of a process of cleavage. In previous works, the authors presented a triaxiality-dependent cohesive interface element that, implemented in a finite element code, can reproduce in a reasonably accurate manner the damage that takes place in the dark region mentioned before. The results of an experimental campaign designed to validate the model are presented in this paper. For it, different diameter specimens are tested and these results are compared to those obtained with the numerical models, using three different initial lengths for the strain. Numerical results agree reasonably well with those obtained experimentally.

More information

Item ID: 29441
DC Identifier: http://oa.upm.es/29441/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:29441
Deposited by: Memoria Investigacion
Deposited on: 11 Jun 2014 12:01
Last Modified: 31 May 2018 13:01
  • Logo InvestigaM (UPM)
  • Logo GEOUP4
  • Logo Open Access
  • Open Access
  • Logo Sherpa/Romeo
    Check whether the anglo-saxon journal in which you have published an article allows you to also publish it under open access.
  • Logo Dulcinea
    Check whether the spanish journal in which you have published an article allows you to also publish it under open access.
  • Logo de Recolecta
  • Logo del Observatorio I+D+i UPM
  • Logo de OpenCourseWare UPM