Estudio de los mecanismos de fractura de un acero de bajo carbono ante diferentes estados de carga biaxial empleando un dispositivo tipo Arcan

Resumen

Este trabajo presenta un estudio de los mecanismos de fractura de un acero laminado de bajo carbono cuando es sometido a distintos estados de carga biaxial. Para la realización de los ensayos mecánicos se empleó un dispositivo tipo Arcan que se acopla a las mordazas de la máquina universal de ensayos y permite cambiar la orientación de la probeta respecto al eje de aplicación de la fuerza vertical, generando un estado de esfuerzo plano que varía desde la tensión uniaxial hasta el cortante puro, pasando a través de diferentes estados de esfuerzos combinados. Se eligió un acero AISI/SAE 1020 y se diseñó, con la asistencia de simulaciones de elementos finitos, una probeta mariposa cuya geometría específica concentra los esfuerzos críticos en el centro de su cuello. Se realizaron ensayos a tensión pura (0º), esfuerzo combinado con predominancia de esfuerzo cortante (60º) y cortante puro (90º). Se observó una clara deformación en los microvacíos generados en las probetas a 60º y 90º orientándolos en la dirección del esfuerzo cortante, favoreciendo su coalescencia y disminuyendo su resistencia mecánica. Aunque no se observó una diferencia apreciable en la morfología de la superficie de falla en las probetas a 60º y 90º, debido a la presencia predominante del esfuerzo cortante, sí se observa una clara diferencia con respecto a la morfología de la probeta a 0º.