CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES


CARACTERIZACIÓN CONVENCIONAL

El équipo húmado de AMS posee gran experiencia in Ciencia de Materiales y Mecánica de Fractura. Sus miembros han formado parte de departamentos de I+D de importantes empresas del sector aeronaútico, ingeniería civil y departamentos universitarios de reconocido prestigio internacional. AMS ofrece a sus clientes asesoría en técnicas experimentales basada en su experiencia en laboratorio que incluye:
Caracterización mecánica de materiales por medio de técnicas no convencionales

  • Diseño de programas experimentales
  • Ensayos de tracción, flexión y compresión
  • Fluencia
  • Fatiga y fractura
  • Ensayos criogénicos
  • Ensayos a alta temperatura
  • Ensayos en vacío
  • Difracción de rayos X
  • Difracción de neutrones
  • Tensiones residuales

CARACTERIZACIÓN NO CONVENCIONAL

Durante los últimos años, la empresa ADVANCED MATERIAL SIMULATION, en colaboración con el departamento de Ciencia de los Materiales de la Universidad Politécnica de Madrid, ha desarrollado una técnica original de caracterización no convencional de materiales.

La medida de las propiedades mecánicas de un material habitualmente se lleva a cabo por medio de ensayos mecánicos donde se emplean geometrías sencillas, como los ensayos de tracción y compresión simple, o geometrías normalizadas, como es el caso de los ensayos de tenacidad.  Esta caracterización no siempre es posible, debido a limitaciones geométricas o materiales. En estas situaciones son necesarias estrategias alternativas como la propuesta por ADVANCED MATERIAL SIMULATION de caracterización no convencional de materiales.

El método se basa en utilizar resultados experimentales, cálculos numéricos por elementos finitos y algoritmos de optimización no lineal. El procedimiento ha sido aplicado con éxito en los siguientes casos:

ALGORITHM 1
  • Determinación de la curva tensión deformación plástica de vainas de combustible a partir del ensayo de tracción en anillo.
  • Determinación de la curva tensión deformación plástica de vainas de combustible a partir del ensayo de compresión diametral
  • Determinación de la curva tensión deformación plástica del acero A533 a partir de ensayos de tracción en probeta entallada
  • Determinación de la curva tensión deformación plástica a partir de nanoidentación con punta esférica.
  • Cálculo de la energía de fractura de vainas de combustible hidruradas a partir de ensayos de compresión diametral.
  • Cálculo de la tenacidad de fractura de aceros de vasija a partir de ensayos de tracción en probeta entallada

Los resultados de estos trabajos se han recogido en artículos publicados en congresos y revistas de investigación de reconocido prestigio internacional como aparece en AMS-Publicaciones

La triple combinación de experimentación, cálculo numérico y algoritmos de optimización permite obtener  propiedades mecánicas de materiales tales que al introducirlas como dato en la modelización numérica ajusten de forma óptima los resultados experimentales. Gracias a esta metodología es posible determinar las propiedades mecánicas y de fractura de materiales en condiciones límite, donde no es posible realizar ensayos mecánicos normalizados.

Aplicaciones

  • Caracterización de materiales a distintas temperaturas y velocidades de deformación
  • Propiedades mecánicas de materiales irradiados
  • Caracterización mecánica de soldaduras
  • Comportamiento mecánico de recubrimientos o posibles capas de oxido
En las siguientes figuras aparece un resumen de la metodología propuesta.

a. Algoritmo AMS de análisis inverso para determinar la curva tensión deformación plástica de un material.

Caracterización mecánica de materiales por medio de técnicas no convencionales
b. Estimación de la tenacidad de fractura por medio de ensayos no normalizados.

La tenacidad de KIC o la integral J de iniciación JIC se obtienen a partir de ensayos de fractura normalizados que requieren gran cantidad de material.

Una alternativa al procedimiento standard es utilizar ensayos mecánicos donde se propague una grieta de forma estable y modelizarlos con la teoría de la fisura cohesiva.

Caracterización mecánica de materiales por medio de técnicas no convencionales

El ajuste de los resultados numéricos a los resultados experimentales optimizando los parámetros del modelo de daño permite estimar la tenacidad de fractura.


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