Dominando el modelado de aleaciones metálicas en Abaqus para simulaciones estructurales precisas

Quizás los materiales de ingeniería más comunes e importantes sean las aleaciones metálicas. Se usan en objetos desde rascacielos hasta dispositivos electrónicos miniatura. A menudo se pide a los ingenieros evaluar, mediante simulación, la resistencia y durabilidad de estas estructuras. Los modelos de material son componentes clave en estas simulaciones. Por tanto, los ingenieros deben entender qué modelos de material se usan para metales y cómo se definen.

El producto Abaqus Unified FEA tiene potentes capacidades de modelado de materiales. Incluye modelos para plasticidad metálica, fluencia (creep), daño, etc. Por supuesto, Abaqus también contiene modelos para otros materiales como caucho, hormigón, suelos, etc., pero esos son temas para otro día.

Los usuarios de Abaqus deben conocer qué modelos son más apropiados para sus aplicaciones. Definiciones de plasticidad adecuadas para cargas monótonas simples pueden ser inútiles para escenarios de carga cíclica más complejos. El modelo de material puede cambiar si la aplicación cambia, aunque el material sea el mismo.

La mayoría de usuarios de Abaqus han encontrado modelos más simples como elasticidad lineal y plasticidad con endurecimiento isotrópico. Pueden desconocer que incluso los modelos básicos tienen características avanzadas como dependencia de la temperatura y dependencia de la tasa (rate-dependence). Los modelos para comportamientos avanzados en carga cíclica o extrema serán menos familiares. Abaqus contiene modelos capaces de predecir comportamiento realista para aplicaciones repetidas de deformación. Abaqus tiene modelado de daño para simular separación de material bajo condiciones extremas.

Descubrir qué modelos de material están disponibles para una aplicación es solo el principio. Los modelos son paramétricos y los ingenieros de simulación se enfrentan a la tarea de definir los parámetros para que el modelo sea específico a sus necesidades. Deben saber cómo se definen los parámetros y los peligros de usar valores incorrectos. Los datos ruidosos de una curva de endurecimiento plástico necesitan ser procesados y suavizados. Una curva de endurecimiento no monótona será problemática.

La tarea de definir incluso los modelos de material metálico más básicos puede complicarse por falta de información. La tensión de fluencia (yield stress) de una aleación puede darse como valor de compensación del 2% en referencias. ¿Es este el valor apropiado para la tensión de fluencia en una definición de plasticidad de Abaqus? Si no, ¿por qué no y cómo definir un modelo adecuado sin la tensión de fluencia correcta? Los datos de ensayo uniaxial se usan comúnmente para definir la plasticidad metálica, pero la deformación plástica en simulaciones a menudo supera la deformación plástica al inicio del estrechamiento (necking). ¿Cómo extender las definiciones de plasticidad más allá del rango de datos disponibles?

Una descripción completa del modelado de materiales para aleaciones metálicas no cabe en el marco de un e-seminario. Tampoco se puede responder a todas las preguntas completamente. Afortunadamente, hay muchos recursos para usuarios del software SIMULIA. La comunidad SIMULIA es un buen punto de partida para quienes buscan información adicional sobre modelado de materiales y SIMULIA en general. La Base de Conocimiento de Dassault Systèmes contiene muchas entradas útiles, y también hay cursos de formación disponibles.

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