Comportamiento en fractura de probetas prismáticas en talladas de acero perlítico progresivamente trefilado bajo solicitaciones de tracción y flexión

Zusammenfassung

[ES] El principal objetivo de la Tesis es poner de manifiesto cómo la presencia de entallas induce cambios en el comportamiento mecánico y en fractura de probetas de acero perlítico con distinto grado de trefilado bajo solicitaciones de tracción y flexión por cuatro puntos. La Tesis se vertebra en dos ejes fundamentales: en el primero se analiza la susceptibilidad a la entallas de los aceros B0, B4 y B7 durante los distintos procesos de solicitación; el segundo eje trata la influencia que las pequeñas desviaciones en el mecanizado de las entallas en el comportamiento en fractura de los aceros, cuáles son las variables más afectadas y en cuáles prevalece el mismo comportamiento a pesar de las diferencias existentes. El estudio se centra en dos tipos de entallas: la entalla tipo A y la entalla tipo C. La entalla tipo A presenta un radio de curvatura mucho menor que la entalla tipo C, siendo en ambos casos la profundidad de penetración similar. La Tesis se distribuye en seis capítulos y cuatro anexos; estos últimos tienen como fin facilitar la lectura de la misma. Brevemente se resumen los seis capítulos a continuación: En el Capítulo I se detallan los objetivos de la Tesis, los antecedentes que han dado lugar a ella, así como se presentan las características mecánicas del acero B objeto de ensayo. En el Capítulo II se desarrolla el proceso experimental, que comprende: la descripción completa de los ensayos realizados, la presentación de los resultados obtenidos, así como la exposición de las primeras conclusiones que se derivan de los resultados experimentales. En el Capítulo III se centra en el análisis fractográfico, con la incorporación de recreaciones tridimensionales de las zonas más características. Los levantamientos tridimensionales realizados aportan una nueva visión de los procesos que están tenido lugar durante el proceso de fractura facilitando en gran medida su comprensión. El Capítulo IV se dedica al análisis numérico, haciendo uso para ello del método de los elementos finitos (MEF). Los ensayos virtuales (de solicitación a tracción y a flexión) se desarrollan con las mismas características que los ensayos realizados durante el procedimiento experimental. El análisis numérico permite determinar el estado tenso-deformacional interno de la probeta en cualquier punto de la misma, en concreto, en las zonas singulares del material que bordea la entalla. Los resultados se muestran en forma de iso-superficies aportando una visión diferente, en la que se muestra el comportamiento interno de la probeta. En el Capítulo V se analizan los resultados obtenidos durante las fases experimental y numérica; se detalla el comportamiento de las diferentes morfologías en la sección de fractura a lo largo del proceso de trefilado y se hace un estudio exhaustivo que permite establecer las correlaciones directas con la triaxialidad que proporciona el análisis numérico. Así mismo, se determinan los factores de concentración de tensiones en aquellos planos de trabajo en el que se verifiquen características especiales, así como, durante dos instantes específicos: el instante de carga máxima y el instante previo a la rotura del material. Se hallan los factores de endurecimiento y fortalecimiento y, para finalizar, se determinan los criterios de fractura específicos, así como, las relaciones directas observadas entre ambos tipos de ensayos. En el Capítulo VI se hace una exposición general de las conclusiones obtenidas, estructurado en dos partes: el análisis del comportamiento mecánico y el comportamiento en fractura (análisis fractográfico). El comportamiento mecánico se considera desde un punto de vista general en el que se vinculan los resultados experimentales con los numéricos, aportando así una visión de conjunto. En la segunda parte, se vinculan, del mismo modo, los estudios fractográfico y numérico. ANEXOS: ANEXO I: fractografías de las diferentes secciones de rotura. ANEXO II: iso-superficies correspondientes a los campos de tensión hidrostática y gráficas de distribución de la tensión hidrostática y desplazamiento en los fondos de entalla. ANEXO III: gráficas correspondientes a la distribución de las diferentes variables a lo largo del perfil del fondo de entalla. ANEXO IV: mapas de distribución de triaxialidad sobre la fractografía de la sección de rotura.