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resumen breve de la historia de octavio paz que pudo hacer hiostoria atravez de sus pomeas y demas

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  • UNIVERSITE DE LORRAINE, METZ

    ESTUDIO Y SIMULACIN NUMRICA DE ENSAYOS DE TRACCIN EN ACEROS

    UFR MATHMATIQUES INFORMATIQUE ET MCANIQUE

    Ao 2012/2013

    Autor : Ana CANO

    Tutores : Marion MARTINY

    Sbastien MERCIER

    Cotutor uc3m : Xavier SOLDANI

  • AGRADECIMIENTOS

    En primer lugar me gustara dar las gracias a mis dos supervisores Sbastien Mercier y Marion Martiny por toda su ayuda, incluso cuando mi francs era difcil de entender, y que han sido las personas ms importantes para el xito de este proyecto.

    Tambin agradezco a mi cotutor de la Universidad Carlos III de Madrid, Xavier Soldani, por solucionarme todos los problemas que he encontrado rpidamente.

    Finalmente gracias a mi compaero y amigo Carlos por haberme ayudado siempre cuando lo necesitaba y por todos los buenos momentos trabajando juntos.

  • INDICE:

    1. Resumen

    2. Abstract

    3. Introduccin

    4. Base terica

    4.1. Deformacin elstica

    4.2. Deformacin plstica

    4.2.1. Endurecimiento por deformacin

    4.2.2. Inestabilidad plstica

    4.2.3. La influencia de la deformacin plstica en la temperatura

    4.2.3.1. Incremento de la tempertura debido a la deformacin elstica

    4.2.3.2. Incremento de la tempertura debido a la deformacin plstica

    4.3. Transmisin de calor

    4.3.1. Conduccin

    4.3.2. Conveccin

    4.3.3. Radiacin

    5. Simulacin ABAQUS

    5.1. Efecto del mallado

    5.2. Efecto del coeficiente de conveccin

    5.3. Efecto del coeficiente de Quinney-Taylor

    5.4. Efecto de la radiacin

    6. Conclusin

    7. Referencias bibliogrficas

  • 1. Resumen

    Este informe del estudio discute las implicaciones del cambio de los distintos parmetros involucrados en un ensayo de traccin simple a temperatura ambiente. El objetivo era analizar todos estos cambios para comprender el comportamiento de los aceros en este contexto.

    Respecto a la simulacin, este estudio tiene cuatro partes principales que son los cambios de unos parmetros elegidos observando las variaciones. Habiendo entendido estos resultados, se puede usar esta informacin para futuros ensayos de traccin en aceros.

    2. Abstract

    This study report talks about the implications of the change of various parameters who involve the simple traction testing with ambient temperature. The objective of this study is to analyse every changes for understand better the performance of steels with this context.

    In relation to the simulation, this study has four main parts that talk about the changing parameters selected. After have understand the results, we can use this information for futures traction test for steels.

  • 3. Introduccin Una herramienta muy utilizada para las simulaciones de ensayos de carcter general en el campo de estudio de los materiales es el software ABAQUS. Es un software que soluciona los problemas de diversos campos mediante la tcnica de elementos finitos.

    Este estudio se basa principalmente en ABAQUS y los resultados encontrados y falta comparar con los ensayos reales para respaldar bien los hechos aqu expresados.

    Nos centraremos en los resultados para la temperatura, deformacin y tensin en la prueba de resistencia a la traccin estudiada. Pero tambin podriamos mirar otros parmetros para encontrar algunas soluciones.

    Para empezar vamos a explicar los conceptos tericos necesarios para entender el siguiente estudio. Ya que no vamos a tener en cuenta todas las consecuencias fsicas y mecnicas, hay que mostrar cules son las bases tericas que nos afectan.

  • 4. Base terica Para entender todo lo que sucede en la prueba de resistencia a la traccin, necesitamos algunas nociones tericas respecto al comportamiento de los materiales que utilizamos para las simulaciones.

    La simulacin de ABAQUS fue hecha solamente para un acero cualquiera, as que vamos a analizar la respuesta de este tipo de material a la deformacin.

    Los materiales metlicos tienen diferentes fases durante sus deformaciones, que se explica en este apartado.

    4.1. Deformacin elstica : Todos los metales tienen una parte elstica al principio de su deformacin. Es fcil encontrarla en los ensayos reales porque, durante esta fase la deformacin y la tensin son proporcionales.

    La caracterstica principal que demuestra que el metal est en esta fase es la capacidad del metal de volver a su estado de deformacin inicial, sin tener ninguna tensin residual. Es decir, que vuelve a su estado de tensiones original.

    En la zona elstica, el orden de tensiones aplicadas al material no es indispensable para comprender y predecir su comportamiento.

  • 4.2. Deformacin plstica: La fase siguiente de deformacin de materiales metlicos es la parte plstica. Esta fase es la ms interesante en nuestro estudio ya que es la parte que provoca la crecin de calor que nos incumbe.

    Se van a explicar algunos conceptos que intervienen en el proceso de deformacin plstica de un slido y que tienen relacin con la variacin de energa trmica.

    Una dislocacin es un defecto lineal alrededor de tomos que estn desalineados. Esto provoca un plano sobrante de tomos en la estructura cristalina.

    Todos los materiales tienen dislocaciones, por diferentes razones, como las tensiones debidas a un enfriamiento rpido o simplemente las creadas en un proceso de solidificacin.

    La deformacin plstica corresponde al movimiento de un gran nmero de dislocaciones. Esto se llama deslizamiento y es debido al esfuerzo cortante.

    Movimiento de dislocaciones en el material.

  • La capacidad del metal a deformarse plsticamente depende de la densidad de dislocaciones en ste. Si el nmero de dislocaciones es muy pequeo, el material metlico ser frgil como un material cermico.

    As que la posibilidad de movimiento de las dislocaciones es muy importante en el material para saber su ductilidad y el proceso de su ruptura. Si el movimiento de dislocaciones es fcil, el material ser muy dctil y menos resistente, por otro lado, si las dislocaciones estn bloqueadas, el material ser muy resistente y duro.

    3.2.1 Endurecimiento por deformacin :

    El endurecimiento por deformacin es un fenmeno que transforma el material en uno ms duro y resistente a la deformacin plstica. La causa es la interaccin entre las dislocaciones.

    Cuando la densidad de dislocaciones aumenta por la deformacin, la distancia entre ellas disminuye impidiendo su propio movimiento y crecimiento.

    Evolucin tensin-deformacin

  • 3.2.2 Inestabilidad plstica :

    En un ensayo de traccin, una vez que llegamos a un valor especfico, las deformaciones se acumulan generalmente en la parte central de la probeta, provocando una gran disminucin de la seccin. Esto se llama estriccin. A partir de este momento, la acumulacin ser mayor cada vez hasta la rotura completa de la probeta.

    Si el material es frgil, la rotura ser inmediata y la probeta romper bruscamente.

    3.2.3 La influencia de la deformacin en la temperatura :

    Generalmente la solucin a un problema termomecnico consiste en obtener los campos de desplazamientos, tensiones y deformaciones, as como la variacin de energa, haciendo un balance de energa mecnica transmitida y la energa calorfica recibida y dada.

    3.2.3.1 Incremento de la temperatura debido a la deformacin elstica :

    En la fase de elasticidad, asumimos que la deformacin plstica es nula. Y de la ecuacin de propagacin de calor obtenemos una expresin que pone en relacin la temperatura por deformacin elstica con la tensin hidrosttica.

    = [ ,]

    :

  • De donde:

    =

    1 2 ( = )

    = 0 ( )

    Como la deformacin axial es adiabtica, = 0 , entonces nos queda slo la expresin :

    =

    1 20()

    Como el calor creado por deformacin elstica es despreciable respecto al calor creado por deformacin plstica realmente no vamos a tener en cuenta esta frmula.

    3.2.3.2 Incremento de la temperatura debido a la deformacin plstica :

    En el campo de a plasticidad, las variables que buscamos son la temperatura, la tensin y tambin las deformaciones elstica y plstica.

    EN este caso, la ecuacin de propagacin del calor se puede simplificar, llegando a esta frmula:

    =

    1 20()

    +

    :

    Donde es el calor especfico a presin constante, la densidad, k la difusividad trmica, el coeficiente de expansin trmica, el mdulo elstico y el coeficiente de Poisson.

    En esta ecuacin, podemos diferenciar cada trmino conociendo la temperatura debida a la deformacin elstica:

  • Finalmente, integrando la temperatura, obtenemos la ecuacin:

    =

    :

    Coeficiente de Quinney-Taylor :

    El coeficiente de Quinney-Taylor, , es la fraccin de trabajo plstico que se transforma en calor durante el proceso de deformacin.

    Generalmente, es una aproximacin admitida decir que es constante, por el contrario depende de su evolucin precedente.

    4.3. Transmisin de calor :

    En nuestro estudio, vamos a tener en cuenta la transmisin de calor en la probeta, y para comenzar hay que explicar los diferentes tipos de transmisin: la conduccin, la conveccin y la radiacin.

    4.3.1. Conduccin :

    La conduccin es la transmisin de calor por choque de molculas en un material cualquiera.

    La ecuacin que rige esta transmisin de calor es la ley de Fourier, que sostiene que el flujo de calor es proporcional a la conductividad trmica y al gradiente de temperatura.

    =

    Donde es el flujo de calor en el material, y K es la conductividad trmica, que es una propiedad intrnseca del material y nos da una idea de la buena transmisin de calor que tiene este material.

    La conductividad es