Triaxialidad en probetas SPT entalladas: efecto de la geometría,configuración, temperatura y proceso de fabricación

摘要

El presente trabajo tiene como objeto el estudio de la influencia de la geometría y de la profundidad de la entalla en la triaxialidad y comportamiento a fractura de distintas probetas SPT entalladas, tras la realización del ensayo miniatura de punzonado o Small Punch Test (SPT). Como consecuencia del pequeño tamaño de las probetas SPT, el método de realización de la entalla tiene gran importancia en el comportamiento de dichas probetas, estudiándose en este trabajo entallas obtenidas mediante micromecanizado y mediante técnicas láser. Para ello se han realizado simulaciones numéricas de probetas SPT entalladas, obtenidas mediante estos dos procesos (micromecanizado y láser), de diferentes espesores t=0.5 mm y t=I mm, y distintas geometrías de entalla, con profundidades relativas a/t=0.2, 0.3, 0.4 y 0.5 (donde a es la profundidad de la entalla), y tres configuraciones diferentes, consistentes en una probeta con entalla central circular de diámetro 3 mm; una probeta con entalla longitudinal; y una probeta con entalla longitudinal y transversal. Las simulaciones se han realizado mediante el código comercial de elementos finitos ABAQUS, considerando grandes deformaciones y contactos. Las probetas han sido simuladas mediante una malla 3D con elementos cuadriláteros de 8 nodos e integración reducida. La baja velocidad de punzonado del ensayo real (0.2 mm/min) permite considerar análisis cuasiestáticos. Se han estudiado tanto ensayos a temperatura ambiente como a baja temperatura. En el primer caso, el daño se produce mediante fallo dúctil y el modelo micromecánico de daño utilizado es el modelo de Gurson-Tveergard-Needleman (GTN). En el caso de ensayos a baja temperatura, el micromecanismo de fallo es el clivaje, y el modelo de fallo es utilizado una combinación del modelo de Ritchie, Knott y Rice (RKR) y las consideraciones de Chen, Wangy Yan. Para cada una de las configuraciones analizadas se ha determinado la triaxialidad en el instante en el que se comienza a producir el crecimiento de grieta. Se ha estudiado asimismo la evolución de la triaxialidad con la carga en todos los casos simulados