Resumen de Influencia de los metodos de preparacion de muestras en las propiedades mecanicas a fractura de aceros estructurales

Marcelo Esteban Calispa Aguilar, Ibai Ulacia Garmendia, Jon Larrañaga Amilibia, Jon Elguezabal Lazcano, B. Alberdi, David Santamaria Palomino

• español

  Los aceros estructurales se utilizan ampliamente en componentes de pared delgada, como las uniones semirrígidas no apernadas entre vigas y columnas en sistemas de estanterías industriales. Para comprender la transición de la deformación plástica a la fractura en estas aplicaciones, es fundamental una caracterización precisa de su comportamiento a fractura. Este estudio analiza las propiedades a tracción del acero estructural S275JR, evaluando el efecto de tres métodos de mecanizado para obtener muestras en la respuesta mecánica del material: electroerosión por hilo, corte por láser y corte por chorro de agua. Se ensayaron tres geometrías de probetas por cada método de corte, representando estados de tensión críticos de tracción, corte y una transición entre ambos. Se examinó el estado del borde de las muestras y su influencia en el mecanismo de fractura y la propagación de grietas mediante correlación digital de imágenes (DIC-2D). Los resultados indican que las probetas cortadas por láser presentan desviaciones significativas en la resistencia y la elongación máxima en comparación con los otros dos métodos de corte. Además, la medición de la micro dureza HV reveló un endurecimiento superficial en los bordes de las probetas, lo que afecta la iniciación y propagación de grietas, así como la fractura del material. Estas diferencias son particularmente notorias en geometrías con secciones reducidas, lo que puede influir significativamente en la calibración de modelos de daño dúctil mediante el método de elementos finitos (FEM). Por otro lado, no se observó una correlación directa entre la rugosidad del acabado superficial y la respuesta fuerza-desplazamiento de las probetas.

• English

  Structural steels are widely used in thin-walled components, such as unbolted semi-rigid beam-column joints in industrial racking systems. A precise characterization of their fracture behaviour is essential to understanding the transition from plastic deformation to fracture in these applications. This study examines the tensile properties of S275JR structural steel, assessing the effect of three machining methods for specimen cutting on the material’s mechanical response: wire electrical discharge machining, laser cutting, and water jet cutting. Three specimen geometries were tested for each cutting method, representing critical stress states of tension, shear, and a transition between them. The edge condition of the specimens and its influence on fracture mechanisms and crack propagation were evaluated using digital image correlation (DIC-2D). The results show that laser-cut specimens exhibit significant deviations in maximum strength and elongation compared to the other two cutting methods. Additionally, microhardness (HV) measurements revealed surface hardening at the specimen edges, which alters crack initiation, propagation, and material fracture. These differences are particularly pronounced in specimens with small cross-sections, which can substantially impact the calibration of ductile damage models using the finite element method (FEM). On the other hand, no direct correlation was found between surface roughness and the force-displacement response of the specimens.