Modelado de materiales de metales en Abaqus

Quizás los materiales de ingeniería más comunes pero importantes son las aleaciones metálicas. Las aleaciones metálicas se utilizan en objetos, desde rascacielos hasta dispositivos electrónicos en miniatura. A menudo se pide a los ingenieros que evalúen, mediante simulación, la resistencia y durabilidad de estas estructuras. Los modelos de materiales son componentes clave en estas simulaciones. Por lo tanto, los ingenieros deben comprender qué modelos de materiales se utilizan para los metales y cómo se definen estos modelos de materiales.

El producto Abaqus Unified FEA tiene potentes capacidades de modelado de materiales. Tiene modelos de materiales para plasticidad del metal, fluencia, daños, etc. Por supuesto, Abaqus contiene modelos de materiales para otros tipos de materiales como caucho, hormigón, suelos, etc., pero estos son temas para otro día.

Los usuarios de Abaqus deben saber qué modelos son los más apropiados para sus aplicaciones. Las definiciones de plasticidad que son apropiadas para escenarios de carga monótonos simples pueden ser de poca utilidad para escenarios de carga cíclica más complicados. El modelo de material puede cambiar si cambia la aplicación, aunque el material en sí sea el mismo.

La mayoría de los usuarios de Abaqus se han encontrado con modelos de materiales más simples, como la elasticidad lineal y la plasticidad de endurecimiento isotrópico. Es posible que no sepan que incluso los modelos básicos tienen características avanzadas como dependencia de la temperatura y dependencia de la velocidad. Los modelos de materiales para comportamientos de materiales avanzados que se ven en cargas cíclicas o bajo cargas extremas serán menos familiares. Abaqus contiene modelos de materiales capaces de predecir un comportamiento realista para la aplicación repetida de tensión. Abaqus tiene modelos de daños para simular la separación de materiales en condiciones extremas.

Averiguar qué modelos de materiales están disponibles para una aplicación es solo el comienzo. Los modelos de materiales son paramétricos y los ingenieros de simulación se enfrentarán a la tarea de definir los parámetros para que el modelo de material sea específico a sus necesidades. Necesitan saber cómo se definen los parámetros y necesitan conocer las trampas de utilizar valores de parámetros incorrectos. Los datos de prueba ruidosos para una curva de endurecimiento de plástico deben procesarse y suavizarse. Una curva de endurecimiento que no sea monótona será problemática.

La tarea de definir incluso los modelos más básicos de materiales metálicos puede complicarse por la falta de información. El límite elástico para una aleación de metal se puede dar como un valor de compensación del 2% en las referencias. ¿Es este el valor apropiado para el límite elástico en una definición de plasticidad de Abaqus? Si no es así, ¿por qué no y cómo se puede definir un modelo de material adecuado sin el límite elástico correcto? Los datos de prueba uniaxiales se utilizan comúnmente para definir la plasticidad del metal, pero la deformación plástica en las simulaciones a menudo excede la deformación plástica al inicio del estrechamiento. ¿Cómo se pueden extender las definiciones de plasticidad más allá del rango de los datos disponibles?

Una descripción completa del modelado de materiales para aleaciones metálicas no encajará en el marco de un seminario electrónico. Tampoco todas las preguntas pueden responderse por completo. Afortunadamente, hay muchos recursos disponibles para los 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 conocimientos de Dassault Systèmes contiene muchas entradas útiles y también hay cursos de formación disponibles.

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