Medina Muñoz, Carlos AndrésTorres Valdés, Luis Alberto2025-09-292025-09-292025https://repositorio.udec.cl/handle/11594/13118Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería mención Ingeniería Mecánica.El conformado incremental (ISF) ha emergido como una solución innovadora frente a los procesos tradicionales de conformado de lamina, ofreciendo mayor flexibilidad en la fabricación de piezas especializadas, que se producen en lotes pequeños. El ISF destaca por no usar matrices o utillajes especializados, lo que permite generar geometrías complejas con diferentes materiales. No obstante, su adopción a escala industrial aún se ve limitada por la escasa comprensión de los mecanismos de fractura que se producen durante el proceso, por lo que generar herramientas para predecir la aparición de la falla es el desafío actual. Frente a este escenario, el presente trabajo propone caracterizar un modelo desacoplado de fractura dúctil para el Cloruro de polivinilo (PVC), basado en el modelo Bai-Wierzbiki, con el objetivo de preveer el inicio de la falla en el proceso de conformado mediante el uso de simulaciones numéricas, sin la necesidad de fabricar la pieza. Si bien este modelo fue originalmente desarrollado para metales, en esta investigación se adapta y calibra para su aplicación en láminas poliméricas de PVC, considerando que su comportamiento a temperatura ambiente se asemeja al de un material dúctil. Para ello, se diseñaron y ensayaron probetas que reproducen distintos estados de esfuerzos, caracterizados por la triaxialidad y el parámetro de Lode. Paralelamente, se llevaron a cabo simulaciones de los ensayos mediante el Método de Elementos Finitos (MEF), con la finalidad de determinar los parámetros necesarios para ajustar el modelo de fractura. De esta manera, mediante técnicas de optimización se creó una superficie de fractura en el espacio 3D que indica la deformación a la fractura para distintos estados de carga. La forma asimétrica de la superficie ayuda a que el error relativo promedio sea solo de un 3.2% respecto a los seis ensayos experimentales usados en la calibración. Se evaluó la capacidad predictiva del modelo de fractura mediante la prueba de línea y de tronco cónico realizados por SPIF, obteniendo resultados que, pese a no ser totalmente precisos (error relativo promedio 10.4 %), son coherentes con el comportamiento presentado por la superficie a la fractura. Esta superficie, a pesar de tener una concavidad que difiere con respecto de los metales, se ajusta adecuadamente a lo registrado en literatura sobre la caracterización de la fractura de polímeros, los cuales presentan una mayor tenacidad a la fractura en condiciones de corte que en tracción.Incremental Sheet Forming (ISF) has emerged as an innovative alternative to traditional sheet metal forming processes, offering greater flexibility in the manufacturing of specialized parts produced in small batches. ISF stands out for not requiring dies or specialized tooling, enabling the forming of complex geometries using various materials. However, its adoption at the industrial scale remains limited due to the insufficient understanding of the fracture mechanisms involved in the process. Therefore, developing tools to predict the onset of failure remains a current challenge. In this context, the present work proposes to characterize a decoupled ductile fracture model for Polyvinyl Chloride (PVC), based on the Bai–Wierzbicki model, with the aim of predicting the onset of failure in the forming process through numerical simulations, without the need to manufacture the part. Although this model was originally developed for metals, in this research it is adapted and calibrated for its application to PVC polymer sheets, considering that their behavior at room temperature resembles that of a ductile material. To this end, specimens were designed and tested to reproduce different stress states, characterized by triaxiality and the Lode parameter. In parallel, simulations of the tests were carried out using the Finite Element Method (FEM), in order to determine the parameters necessary to calibrate the fracture model. In this way, through optimization techniques, a fracture surface was created in 3D space that indicates the fracture strain for different loading conditions. The asymmetric shape of the surface helps ensure that the average relative error is only 3.2% compared to the six experimental tests used in the calibration. The predictive capability of the fracture model was evaluated using line and conical trunk tests performed by SPIF, yielding results that, although not entirely accurate (average relative error of 10.4 %), are consistent with the behavior predicted by the fracture surface. This surface, despite having a concavity different from that typically observed in metals, aligns well with the findings reported in the literature for polymer fracture characterization, which indicates that polymers exhibit higher fracture toughness under shear conditions than under tension.esCC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 InternationalMateriales AnálisisCloruro de poliviniloLáminas (ingeniería) Propiedades plásticasFractura de polímerosThesisINDUSTRIA, innovación, infraestructura