Simulación ensayos de conformado montante abierto

Mediante la simulación del ensayo de conformado del montante abierto se ha definido la altura de embutición antes de presentar estricción y/o rotura en función del criterio utilizado, FLC o FLSC. Dicha simulación se ha verificado con los resultados de embutición de la pieza real y con los diferentes criterios estudiados, de esta manera se validan los diferentes criterios de conformabilidad para los aceros estudiados.

En la simulación del montante abierto se han utilizado los criterios de deformaciones (FLC y FLCF) y los de tensiones (FLSC y FLSCF). Estos últimos se han obtenido de la simulación por elementos finitos de los ensayos de estirado Nakajima y Marciniak. La descripción de la plasticidad del material se ha relacionado a partir de la extensión de la curva tensión-deformación obtenida mediante el sistema ARAMIS y un ajuste con la ley de endurecimiento de Hollomon.

Para calcular la curva FLSC de la FLC teórica nR(ε) se ha aplicado el procedimiento SB-FLD, donde a partir del espacio de deformaciones y la ley de endurecimiento de Hollomon, se consigue obtener la citada curva FLSC.

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6.2.1. TRIP800

La Figura 6.7 muestra los resultados obtenidos de la simulación por elementos finitos con los diferentes criterios de estricción estudiados para el TRIP800.

Figura 6.7. Altura de embutición obtenida de FEM con criterios de estricción (FLC y FLSC).

En general se observa que los criterios obtenidos mediantes las curvas FLSC se aproximan más al valor experimental de estricción. Si se compara únicamente las curvas FLC experimentales, el criterio obtenido del ensayo Nakajima y modelo matemático ISO es el que mejor se ajusta. Aunque es la curva teórica n·R(ε) la que mejor se aproxima a los datos experimentales. Si se compara únicamente las curvas FLSC, los resultados son similares a los obtenidos con las curvas FLC, el criterio que mejor se ajusta es la curva FLSC teórica y de la simulación de los ensayos experimentales, es el obtenido del ensayo Nakajima con modelo matemático ISO.

Los resultados obtenidos a partir del ensayo de estirado Marciniak proporcionan valores de altura embutición menores que con los ensayos Nakajima, de acuerdo a la menor conformabilidad encontrada en la curva FLC para el ensayo Marcianiak.

A continuación se muestran algunos ejemplos de los resultados de las simulaciones. Por ejemplo, la Figura 6.8 muestra los resultados de la simulación mediante criterio FLC obtenida a partir del ensayo Nakajima y mediante cálculo ISO. La estricción se produciría en la misma zona que la experimental pero a menor altura de embutición. Mientras que la Figura 6.9 se presenta el resultado de la simulación mediante la utilización de la curva teórica nR(ε).

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Figura 6.8. Simulación mediante criterio FLC ensayo Nakajima y cálculo matemático ISO. Altura embutición 19 mm.

Figura 6.9. Simulación mediante criterio FLC de curva teórica nR(ε). Altura embutición 22 mm.

La Figura 6.10 muestra los resultados de la simulación mediante criterio FLSC obtenida a partir del ensayo Nakajima y mediante cálculo ISO. La estricción se origina en la misma zona que la experimental pero a menor altura de embutición.

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La Figura 6.11 muestra los resultados de la simulación mediante criterio FLSC obtenida a partir de la curva teórica nR(ε) y procedimiento SB-FLD. La estricción se produciría en la misma zona que la experimental pero a menor altura de embutición.

Figura 6.11. Simulación mediante criterio FLSC de curva teórica nR(ε) y procedimiento SB-FLD. Altura embutición 24 mm. Se observa que los criterios de estricción son conservadores respecto a los datos experimentales. En el caso de los criterios de rotura, Figura 6.12, los resultados obtenidos de la simulación por elementos finitos con los diferentes criterios estudiados para el TRIP800, se observa que los basados en ensayos de estirado Nakajima predicen mejor los resultados experimentales. En este caso, no existen tantas diferencias entre el criterio basado en deformaciones, FLCF, y el criterio basado en tensiones, FLSCF.

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A continuación se muestran algunos ejemplos de los resultados de las simulaciones. Por ejemplo, la Figura 6.13 muestra los resultados de la simulación mediante criterio FLCF obtenida a partir del ensayo Nakajima. La rotura se ocasiona en la misma zona que la experimental pero a menor altura de embutición.

Figura 6.12. Simulación mediante criterio FLCF ensayo Nakajima. Altura embutición 26 mm.

La Figura 6.14 muestra los resultados de la simulación mediante criterio FLSCF obtenida a partir del ensayo Nakajima. La rotura se origina en la misma zona que la experimental pero a menor altura de embutición.

Figura 6.14. Simulación mediante criterio FLSCF ensayo Nakajima. Altura embutición 27 mm.

Comparando los puntos de la simulación mediante los criterios FLCF y FLSCF con los datos experimentales de la Figura 6.15, se observa que ambos criterios proporcionan similares deformaciones.

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Figura 6.15. Comparación de valores de deformación mediante simulación (Abaqus) y experimentales (Argus). Criterios de rotura para acero TRIP800.

6.2.2. DC03

Como se ha mencionado anteriormente, no ha sido posible llegar a rotura con el acero DC03. La simulación por elementos finitos a la altura máxima de embutición de 48 mm, tampoco predice rotura, llegando a alcanzar valores de embutición de 60 mm sin rotura. Por tanto, en este caso se han comparado las deformaciones obtenidas mediante la simulación por elementos finitos de los criterios de rotura FLCF y FLSCF a la altura de embutición de 48 mm, con los experimentales medido con el sistema ARGUS.

Comparando los puntos de la simulación mediante los criterios FLCF y FLSCF con los datos experimentales, Figura 6.16, se observa una mejor correlación mediante el criterio de tensiones, es decir, con la curva FLSCF. Cabe destacar, que en ambos casos se observa que los puntos de deformación están situados por debajo de la curva FLCF, es decir, predicen que no existe rotura del material a la altura de embutición de 48 mm. ‐0,4 ‐0,3 ‐0,2 ‐0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8  TRIP800_31mm_Argus  TRIP800_26mm_Abaqus_FLCF  TRIP800_27mm_Abaqus_FLSCF  FLCF NAK TRIP800  FLCF MAR TRIP800  1  2