Obtención de leyes tensión-deformación de materiales viscoplásticos a partir de mediciones del incremento de temperatura asociado a su deformación plástica

• Autores: Rolando Enrique Guzmán López
• Directores de la Tesis: José Luis Pérez Castellanos (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2009
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Fernández Sáez (presid.), Juan Meléndez Sánchez (secret.), Andrés Valiente Cancho (voc.), Alfonso Carlos Fernández Canteli (voc.), Filipe Teixeira Dias (voc.)
• Calificación: Sobresaliente Cum Laude
• Materias:
  • Física
    • Mecánica
      • Mecánica de medios continuos
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
• Resumen

  • La expresión analítica de la ley de endurecimiento por deformación de un metal o aleación metálica incluye parámetros cuyos valores han de ser determinados para cada material. Estos parámetros se obtienen, generalmente, mediante ajuste a la gráfica tensión-deformación discreta obtenida en ensayos de compresión y tracción uniaxial o torsión. En los ensayos dinámicos, debido a la elevada velocidad de deformación que se alcanza, el proceso de deformación del material pueda considerarse adiabático. El incremento de temperatura en el material puede entonces calcularse a partir del trabajo plástico, resultando una expresión que incluye como variables los parámetros de la ley de endurecimiento. Por otro lado, el calor generado en la probeta durante el ensayo puede también estimarse midiendo en la superficie de ésta el incremento de temperatura mediante la técnica de termografía infrarroja. Se ha establecido una metodología de ensayos de compresión cuasiestática y dinámica de materiales metálicos, con medición simultanea del incremento térmico asociado a la deformación plástica. Como base de la metodología se ha diseñado y puesto a punto un sistema de ensayo constituido por una cámara de ensayo, una cámara oscura, un sistema de sincronismo y otros sistemas de medición acoplables a las máquinas de ensayo mecánico. Como aplicación de esta metodología de ensayo se ha desarrollado un procedimiento alternativo para la determinación de los parámetros de una ley de endurecimiento mediante mediciones del incremento térmico en ensayos en barra de Hopkinson de compresión. El procedimiento se ha aplicado a la estimación de los coeficientes de la ley de Johnson-Cook para la aleación de Aluminio (Al 6082).La expresión analítica de la ley de endurecimiento por deformación de un metal o aleación metálica incluye parámetros cuyos valores han de ser determinados para cada material. Estos parámetros se obtienen, generalmente, mediante ajuste a la gráfica tensión-deformación discreta obtenida en ensayos de compresión y tracción uniaxial o torsión. En los ensayos dinámicos, debido a la elevada velocidad de deformación que se alcanza, el proceso de deformación del material pueda considerarse adiabático. El incremento de temperatura en el material puede entonces calcularse a partir del trabajo plástico, resultando una expresión que incluye como variables los parámetros de la ley de endurecimiento. Por otro lado, el calor generado en la probeta durante el ensayo puede también estimarse midiendo en la superficie de ésta el incremento de temperatura mediante la técnica de termografía infrarroja. Se ha establecido una metodología de ensayos de compresión cuasiestática y dinámica de materiales metálicos, con medición simultanea del incremento térmico asociado a la deformación plástica. Como base de la metodología se ha diseñado y puesto a punto un sistema de ensayo constituido por una cámara de ensayo, una cámara oscura, un sistema de sincronismo y otros sistemas de medición acoplables a las máquinas de ensayo mecánico. Como aplicación de esta metodología de ensayo se ha desarrollado un procedimiento alternativo para la determinación de los parámetros de una ley de endurecimiento mediante mediciones del incremento térmico en ensayos en barra de Hopkinson de compresión. El procedimiento se ha aplicado a la estimación de los coeficientes de la ley de Johnson-Cook para la aleación de Aluminio (Al 6082). _____________________________________________ The analytical expression of the hardening law usually includes parameters which values must be determined for each material. These parameters are generally obtained by adjustment to the stress-strain relation obtained in a compressive and tensile uniaxial or torsion tests. In dynamic tests due to the reached high deformation velocity, the deformation process can be considered like adiabatic. The material temperature increase can be calculated from the plastic work obtaining an expression that includes the parameters of hardening law as variables. By other way, the heat generated in the material during the test can be estimated by measuring the temperature increase of specimen surface during compressive tests using the technique of infrared thermography. A methodology for metallic specimens testing in universal compression machine (quasi-static tests) or Hopkinson bar (dynamic tests) with simultaneous measurement of temperature increment was established. The base of this methodology is a test system including a test camera, a dark camera, a synchronism system and several measurement systems joined to the mechanic tests machines. As application of this methodology an alternative procedure for determining the hardening law parameters by measurement of the temperature increase in compressive Hopkinson bar tests was developed. The procedure was applied to estimate the parameters of the Johnson-Cook law of an aluminium alloy (Al 6082).