MODELACIÓN ENERGÉTICA DE LA FRACTURA DÚCTIL: SIMULACIONES NUMÉRICAS Y EXPERIMENTALES (CIUNT 26/E527)

Director: ORLANDO, Antonio

Co-Director: LUEGE, Mariela

Periodo de Ejecución: Inicio 01/01/2014 – Finalización 31/12/2017

Resumen

La simulación numérica de la fractura dúctil es de gran interés en aplicaciones industriales, especialmente cuando los ensayos a escala experimental podrían ser demasiado caros o impracticables. Diferentes métodos numéricos han sido propuestos hasta el momento. Sin embargo, la formulación de un procedimiento coherente y unificado para la modelación del comportamiento del material que permita la descripción en un único marco de la localización de las deformaciones, la degradación del material, la formación de fisuras y su evolución, parece hallarse aún en su infancia. Las observaciones experimentales de los mecanismos que rigen la formación de bandas de corte, la nucleación y crecimiento de huecos y su coalescencia en las fisuras macroscópicas, sugieren a su vez la adopción de un enfoque energético global para su interpretación y modelización. La evolución de la deformación del material con sus diferentes singulares manifestaciones puede interpretarse como el resultado de una competencia entre dos contribuciones energéticas distintas, la energía libre y la distancia de disipación. Este paradigma en la modelación, ha sido ya aplicado con éxito para describir microestructuras en sólido cristalino y para la modelación de la fractura en materiales frágiles. En el presente proyecto, se propone la formulación del modelo de fractura dúctil mediante la combinación de ambos enfoques: la teoría variacional de microestructuras y la teoría energética de fractura. Aspectos importantes como el desarrollo de bandas de cortes, la iniciación de fisuras y su evolución, los diferentes patrones y la interacción con otros mecanismos de disipación se tendrán en cuenta de manera natural, a través de un modelo adecuado a las correspondientes contribuciones energéticas. Aunque vamos a considerar sólo las definiciones fenomenológicas de tales términos, la formulación misma permite, en principio, también otro tipo de paradigmas de modelación (multiescala, atomista, híbrida, etc), dependiendo de cómo se modelan la energía libre y los mecanismos de disipación. Una vez formulado el modelo, la meta es su aplicación práctica, para la cual se proponen también la ejecución de pruebas experimentales para la validación y luego la aplicación para la evaluación de la integridad estructural de componentes o procesos de manufactura locales.

Palabra clave: Fractura dúctil; Formulación variacional de la fractura; Microestructuras; Fuerzas cohesivas; Minimización local; Método de contornos activos; Segmentación de imágenes.