Browsing by Author "Tobar Gallegos, Cristian Alejandro"
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Item Caracterización numérico-experimental de superficies de fractura dúctil aplicada a planchas de PVC.(Universidad de Concepción, 2025) Tobar Gallegos, Cristian Alejandro; Canales Cárdenas, Cristian AlexisLa predicción precisa de la fractura en materiales poliméricos es un desafío clave en la manufactura avanzada, especialmente en procesos de conformado incremental como el SPIF, donde la evolución del daño es altamente dependiente del estado de tensiones. En este contexto, la incorporación de modelos de fractura basados en variables críticas como la triaxialidad de esfuerzos y el ángulo de Lode permite capturar de manera más realista el comportamiento del material bajo condiciones complejas de carga, superando las limitaciones de los modelos tradicionales. Este estudio busca contribuir al desarrollo de herramientas más precisas para el análisis de fractura en polímeros, proporcionando una base teórica sólida para optimizar el diseño de componentes y mejorar la confiabilidad de los procesos de fabricación. Este trabajo aborda el estudio del comportamiento mecánico del PVC bajo diferentes condiciones de carga, específicamente de tracción, mixtas y de corte, mediante la implementación del ensayo tipo Arcan y su simulación numérica. Se desarrolla una metodología experimental para caracterizar la respuesta del material en situaciones de carga biaxial y evaluar su fractura. Para ello, se diseñaron y fabricaron probetas tipo mariposa mediante el estudio de la literatura en investigaciones previas, utilizando mecanizado CNC y optimizando los parámetros de corte para obtener tolerancias precisas o adecuadas para el caso. Las simulaciones se realizaron bajo un modelo FEM en Ansys, empleando modelos de plasticidad conocidos para evaluar la región plástica del material. Sin embargo, los resultados numéricos mostraron un cierto porcentaje de error respecto a los ensayos experimentales, lo que sugiere que la ley de endurecimiento utilizada no representa con total precisión el comportamiento del PVC en la región plástica. Se identificó que factores como la tolerancia en el espesor de las probetas y la distribución de esfuerzos influyen considerablemente en la precisión de los modelos. Se evaluaron distintos modelos de fractura dúctil para correlacionar los datos obtenidos a partir de las simulaciones de los ensayos con respecto al SPIF, concluyendo que no es posible definir un modelo de daño global sin ajustes adicionales. La superficie de fractura obtenida permite predecir la fractura del material en procesos de conformado incremental monopunto en una geometría de cono para una lámina de PVC de 3 mm de espesor, utilizando ensayos Arcan como referencia para determinar el punto de ruptura. Este resultado valida la aplicabilidad del modelo en procesos de SPIF, proporcionando una base teórica para futuras investigaciones y optimización de la manufactura de materiales poliméricos. En conclusión, el estudio genera una base de datos robusta sobre el comportamiento del PVC en condiciones biaxiales y propone mejoras en la fabricación de probetas para futuras investigaciones. Se destaca la necesidad de refinar la modelación de la plasticidad del material para mejorar la precisión de las simulaciones, lo que podría lograrse mediante la optimización de los parámetros de corte y el uso de leyes de endurecimiento más representativas.