Evaluación numérica de la aplicación del Método de Respuesta
IV. 4.2 Segundo caso de estudio CCM (espécimen con grieta de 1 mm)
En el segundo caso de estudio se presenta la simulación numérica, se modifica el modelo en la restricción de simetría para simular el efecto de una grieta de 1 mm de longitud. En este caso se simula el corte de manera similar que el caso anterior. Se extienden los cortes uno a uno, hasta completar 31 de ellos.
Figura IV.12.- Segundo caso de estudio CCM, grieta de 1 mm.
Curvas de los esfuerzos residuales. FEM, CCM
IV.4.3.- Tercer caso de estudio CCM (espécimen con grieta de 5 mm)
En este caso de estudio, se desarrolla la simulación numérica de forma similar al segundo caso de estudio del CCM. Mostrando como única diferencia la grieta que se introduce en el
modelado, con una longitud de 5 mm (Figura IV.14).
Figura IV.7.- Espécimen con grieta de 1 mm.
Esta vez llegando a la etapa 33. Se corre la solución después de ejecutar cada uno de los 31 cortes. Una vez que se realizaron todos los cortes en el espécimen, se obtiene una gráfica de resultados con respecto a la relajación elástica obtenida contra la longitud de corte (Figura IV.7a). Por medio de esta relajación será posible calcular el campo de esfuerzos residuales original en el espécimen. En la Figura IV.7b, se muestra el campo de esfuerzos residuales del espécimen sin grieta obtenido por medio del MEF y el CCM.
IV.4.3.- Tercer caso de estudio CCM (espécimen con grieta de 5 mm)
En el tercer caso de estudio se presenta la simulación numérica, se modifica el modelo en la restricción de simetría para simular el efecto de una grieta de 5 mm de longitud. En este caso se simula el corte de manera similar que el caso anterior. Se extienden los cortes uno a uno, hasta completar 27 de ellos.
De las lecturas tomadas en cada uno de los 27 cortes concebidos en este caso, se obtienen datos suficientes para generar las gráficas de las Figuras IV.8. Donde se presenta la relajación producida por el corte y una comparación en el análisis numérico del FEM con
Figura IV.7.- Espécimen con grieta de 5 mm.
a) Relajación elástica contra corte. b) Comparación de esfuerzos (FEM y CCM)
Figura IV.8.- Espécimen con grieta de 5 mm.
a) Relajación elástica contra corte. b) Comparación de esfuerzos (FEM y CCM)
IV.4.4.- Cuarto caso de estudio CCM (espécimen con grieta de 10 mm)
Para finalizar los casos de estudio de este capítulo, Se continúa con el mismo modelo, modificándolo para introducir ahora una grieta de 10 mm de longitud. La simulación numérica se llevará a cabo de manera similar a los casos anteriores.
En este último caso de estudio nuevamente se modifica el modelo en la restricción de simetría para simular el efecto de una grieta de 10 mm de longitud. En este caso se simula el corte de manera similar que el primer caso de estudio. Se extienden los cortes uno a uno, hasta completar 22 de ellos.
De las lecturas tomadas en cada uno de los 22 cortes concebidos en este caso, se obtienen datos suficientes para generar las gráficas de las Figuras IV.9. Donde se presenta la relajación producida por el corte y una comparación en el análisis numérico del FEM con
Figura IV.9.- Espécimen con grieta de 10 mm.
a) Relajación elástica contra corte. b) Comparación de esfuerzos (FEM y CCM)
IV.5.- Sumario
En este capítulo se presenta la evaluación numérica de los esfuerzos residuales utilizando el Método de Respuesta de Grieta (CCM). El desarrollo del análisis numérico inicia
partiendo de los parámetros establecidos anteriormente sobre la caracterización del material, visualizando al material sin historia previa.
Para realizar la medición de la deformación causada por el relajamiento del campo de esfuerzos residuales, se empleó el Método de Respuesta de Grieta (CCM). El cual consiste
en la inducción de una ranura de profundidad incremental en el elemento a estudiar. Produciendo una relajación parcial del campo de esfuerzos residuales en la vecindad de la grieta.
El análisis numérico del CCM del espécimen de tensión compacta (SEN) modificado, se
realizó a los cuatro casos de estudio propuestos en el Capítulo III. Un espécimen sin grieta y tres especímenes que presentan una grieta de 1 mm, 5 mm y 10 mm, respectivamente. Para el desarrollo del análisis numérico, comenzamos partiendo del análisis resuelto, presentado en el capitulo anterior, en cuál consistió en aplicar una carga y posteriormente retirarla (cargar y descargar). Obteniendo como resultado la inducción de un campo de esfuerzos residuales.
El modelado del espécimen fue preparado anteriormente con un área rectangular extra, la cuál servirá para simular la introducción de una grieta.
Se inicia el análisis numérico del CCM, en la tercera etapa del análisis en ANSYS,
simulando una serie de cortes en el espécimen en la longitud de la Línea L1 (inducción de una grieta). A continuación se toman lecturas de los resultados cada uno de estos cortes aplicados. La cantidad de lecturas se estipula en dirección directa al tamaño de la grieta inducida en el espécimen, por lo que en cada caso de estudio existirá una modificación. Los datos de los resultados de los 4 casos de estudio son graficados, obteniendo las curvas de los esfuerzos residuales y de la relajación elástica.
Con lo anterior se pueden comparan los resultados obtenidos con el análisis numérico del FEM y el análisis numérico del CCM, con objeto de estudiar el efecto benéfico de los esfuerzos residuales en el retardo del surgimiento o propagación de la grieta. Estos resultados servirán para la corroboración experimental de la investigación.
IV.6.- Referencias
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Aplicación de multicargas para el arresto de grietas