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DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES MECÁNICAS EFECTIVAS DE DIFERENTES GRADOS DE FUNDICIONES DÚCTILES MEDIANTE MICROMECÁNICA COMPUTACIONAL
Última modificación: 13-10-2016
Resumen
La fundición dúctil (FD) es una aleación de Fe-C-Si, en la cual el carbono se presenta principalmente como grafito en forma de partículas esféricas embebidas en una matriz metálica que, en condición as-cast, está constituida por diferentes porcentajes de ferrita y de perlita.. Variaciones en la microestructura de la matriz dan origen a distintos grados o clases de FD, con propiedades mecánicas diferentes [1]. Determinar la relación entre microestructura y propiedades mecánicas es un tema de continua investigación; en este contexto, la micromecánica computacional (MC) permite determinar las propiedades efectivas de materiales con microestructura heterogénea. La MC considera dos escalas de análisis: una escala menor o microscópica, en la que se representan las características de la microestructura del material bajo estudio, y una escala mayor o macroscópica en la cual se considera un material homogéneo con comportamiento mecánico equivalente al del material heterogéneo de la escala menor [2]. La micromecánica requiere de la identificación de un elemento de volumen representativo (EVR) asociado con determinadas condiciones de borde. Un EVR es una muestra de tamaño finito del material heterogéneo capaz de caracterizar el comportamiento macroscópico [2,3]. En este trabajo se propone un modelo micromecánico computacional en el marco del método de elementos finitos (MEF) para estudiar la respuesta mecánica de diferentes grados de FD. Se analiza el comportamiento elásto-plástico del material mediante EVR a los cuales se les imponen condiciones de borde periódicas. El desempeño del modelo propuesto se analiza comparando resultados experimentales y simulados de FD ferríticas, perlíticas y ferrtíca-perlíticas; para la validación se cuenta con las respuestas a ensayos mecánicos de tracción y con la caracterización microestructural de las distintas FD consideradas. Las características microestructurales son datos de entrada para generar los EVR. Las comparaciones realizadas muestran un buen acuerdo entre los resultados numéricos y los experimentales.
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