Tesis doctoral de Domingo Morales Palma
En el conformado de chapa, los dos modos principales de fallo son la estricción localizada y la fractura dúctil. Cuando existen esfuerzos de flexión se generan gradientes de tensiones y deformaciones en el espesor de la chapa y se produce un «efecto beneficioso» en la conformabilidad del material. En esta tesis se analiza el efecto de los gradientes en el espesor y la influencia de la historia de carga en el fallo por estricción y por fractura. para analizar la influencia de la historia de carga se han desarrollado, de acuerdo a la evidencia experimental, dos modelos analíticos del proceso de deformación de una porción elemental de chapa sometida a combinaciones de esfuerzos de tracción y flexión. El primer modelo de «carga proporcional» permite describir las operaciones de abombamiento de chapa mediante hidroconformado. El segundo modelo de «flexión-tracción en 2 pasos» ha sido diseñado para describir operaciones de estirado con punzón, donde la evolución de esfuerzos no es proporcional en una porción de chapa en contacto con el punzón. Este modelo de carga no proporcional permite describir, acorde a las observaciones de diversos autores, la no linealidad de los caminos de deformación y el proceso de compresión-tracción del material en la cara cóncava de la chapa. el fallo por estricción localizada y fractura dúctil se describe mediante un modelo analítico basado en el concepto de volumen crítico de material. El modelo se desarrolla combinando los métodos actuales de predicción del fallo en chapas bajo un gradiente de deformación en el espesor con las ideas que subyacen de las teorías clásicas de distancias críticas, originariamente desarrolladas para analizar el comportamiento a fatiga de componentes con entallas. El modelo propuesto postula que la estricción localizada se inicia cuando el material en una cierta distancia crítica desde la cara cóncava de la chapa no puede resistir por más tiempo la inestabilidad plástica de la sección. De manera similar, el modelo asume que el fallo por fractura dúctil se produce cuando el material en una cierta distancia crítica desde la cara convexa de la chapa alcanza el límite de rotura del material. Las distancias críticas en ambos modos de fallo se asumen que dependen de la microestructura del material. los modelos analíticos desarrollados se contrastan con resultados experimentales publicados en la literatura. Los datos proceden de ensayos de estirado con flexión con punzones cilíndricos de radios comprendidos entre 0,5 y 20 mm. Las chapas ensayadas comprenden aceros, aluminio y latón, de diferentes geometrías y espesores entre 0,69 y 1,5 mm. Para simular la evolución de la deformación y tensión en los ensayos se utiliza el modelo de carga propuesto de «flexión-tracción en 2 pasos». Las distancias críticas de fallo por estricción localizada y fractura dúctil se estiman a partir de datos experimentales y se comparan con la microestructura de los materiales. por otro lado, el trabajo realiza también algunas propuestas de mejoras de herramientas tradicionales para el análisis y predicción de la conformabilidad de chapa. En particular se proponen las superficies límite de conformado. Estas gráficas son una generalización en 3d de los tradicionales diagramas límite de conformado, usados para evaluar la conformabilidad en términos de deformaciones principales, a los que se le añade un tercer eje con la relación espesor/radio del punzón. brevemente, el estudio realizado indica que la estricción localizada y la fractura dúctil son dos modos de fallo independientes, produciéndose uno u otro en función de la severidad del gradiente de tensión/deformación en el espesor de la chapa. Dicha independencia proviene del hecho de que cada mecanismo de fallo está controlado por volúmenes de material distintos, los cuales se relacionan con la microestructura del material, representada aquí por el tamaño medio de grano. Los materiales analizados soportan la idea de que el fallo por estricción y fractura está gobernado por la resistencia a la inestabilidad plástica o a la fractura dúctil, respectivamente, de un volumen crítico de material de un tamaño en torno a los 10 granos situados en la cara cóncava y convexa de la chapa, respectivamente. Los resultados experimentales se describen razonablemente bien con los modelos propuestos.
Datos académicos de la tesis doctoral «Análisis del efecto de la flexión en la conformabilidad de chapas metálicas«
- Título de la tesis: Análisis del efecto de la flexión en la conformabilidad de chapas metálicas
- Autor: Domingo Morales Palma
- Universidad: Sevilla
- Fecha de lectura de la tesis: 03/03/2011
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Carpoforo Vallellano Martin
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Miguel angel Sebastian perez
- María henar Miguelez garrido (vocal)
- Javier Garcia lomas jung (vocal)
- José Antonio Sanchez galindez (vocal)