Evaluación numérica de la fractura dúctil para las aleaciones AA6101-T4 y AISI 4340 usando los modelos de Lemaitre y Gurson

Resumen

En este trabajo se evalúa numéricamente la fractura dúctil de las aleaciones AA6101 y AISI 4340, utilizando los modelos Lemaitre y Gurson. Las simulaciones se realizaron para verificar la evolución de la deformación plástica acumulada en la fractura considerando el rango de alta relación de triaxialidad, aplicándose cargas de tracción monotónicas en probetas cilíndricas lisas y con entalladuras. La estrategia numérica se estructuró para los modelos de Lemaitre y Gurson, a partir del establecimiento de un sistema no lineal de ecuaciones, utilizando un algoritmo de integración implícita. El método de Newton-Raphson es utilizado para la solución del sistema de ecuaciones no lineal. Comparando los resultados numéricos y experimentales, se observó que la deformación plástica equivalente en la fractura disminuye con el aumento del nivel de la relación de triaxialidad para las aleaciones cuando aplicados los modelos, siendo el modelo de Lemaitre más optimista en comparación con los resultados experimentales. El modelo de Gurson demostró ser más conservador en su predicción de fractura dúctil. En cuanto a la determinación de la ubicación del inicio de la falla en la probeta, ambos modelos mostraron buena capacidad predictiva, y el mejor desempeño ocurrió para la aleación de aluminio, que tiene un mayor nivel de ductilidad. Para la aleación AISI 4340, el modelo Lemaitre mostró diferencias significativas con respecto al desplazamiento de la fractura en comparación con el modelo Gurson. Por tanto, se recomienda el modelo de Gurson, preferentemente, en materiales con mayores niveles de ductilidad.