A simple method to determine ductile fracture strain in a tensile test of plane specimen’s

Un método sencillo para determinar la deformación por fractura dúctil en un ensayo de tracción de probetas planas

Se ha presentado el método de determinación de la deformación de fractura dúctil última para la probeta de sección circular mediante el método FEM. El estado de tensión en puntos individuales de la probeta sometida a ensayo de tracción en fases sucesivas del proceso se ha determinado inequívocamente con la triaxialidad de tensiones k. Se ha demostrado que el valor de la deformación de fractura de la probeta plana en el punto de fractura varía y depende del estado de tensión presente en la fase final de tracción de la probeta. Se han determinado y comparado experimentalmente los valores de la deformación de fractura dúctil en varios puntos de fractura para probetas de acero, cobre y aluminio. Se ha propuesto un método sencillo y práctico para determinar esta deformación.

INTRODUCCIÓN

En varios casos prácticos, la deformación última de fractura dúctil determinada con un ensayo de tracción se acepta como medida de la plasticidad del material [1]. En este caso, la plasticidad debe definirse como la capacidad de un material para soportar grandes deformaciones permanentes hasta que se produce la fractura, donde esta deformación alcanza un valor determinado denominado deformación última de fractura εp. El valor de la deformación hasta la fractura depende no sólo del tipo de material, sino también de otros factores, como la velocidad de deformación, el historial de deformación, la estructura inicial del material, la temperatura, la geometría de la probeta, etc. Es imposible tener en cuenta todos los factores en una única descripción matemática, debido a la complejidad de los fenómenos y a un estado insuficiente de la técnica, principalmente para los fenómenos presentes durante una deformación plástica. Varios experimentos [2-5] han demostrado que el proceso de fractura del material depende en gran medida de la tensión hidrostática. Esta conclusión ha sido inducida de forma independiente basándose en experimentos [6-8].

Recientemente, se han desarrollado diferentes criterios de fractura, incluyendo el estado de tensión hidrostática [8-10]. Sin embargo, la aplicación práctica de los criterios anteriores para predecir la fractura durante el proceso de conformado de metales ha sido factible gracias a los métodos de cálculo numérico, que permiten determinar el estado de tensión del material durante el proceso de conformado plástico. En la actualidad, los criterios de fractura dúctil se utilizan habitualmente en la simulación de diversos procesos de transformación plástica [10-13]. Sin embargo, la aplicación práctica de los criterios requiere la determinación experimental del valor de la deformación de fractura dúctil εp para un material dado. Esta deformación suele determinarse a partir del ensayo de tracción, pero el método de determinación en realidad no es tan obvio, y en varios casos incluso es dudoso.

En la mayoría de los casos, el ensayo de tracción se realiza con probetas de sección circular o rectangular.