MECANICA DE SOLIDOS

Autor: GOMEZ PULIDO MARIA DOLORES.
Año: 2003.
Universidad: POLITÉCNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: SALA CONFERÈNCIES CIMNE..
Centro de realización: EDIFICI C1 Campus NORD.

Resumen: En el presente trabajo de investigación se establece un marco para analizar el fenómeno de la localización de deformaciones en el contexto del sólido invíscido (rate independent), dentro de la teoría clásica del continuo. Se interpreta la localización de deformaciones como un problema que involucra discontinuidades fuertes (campos de desplazamientos discontinuos), considerando los campos de deformación y desplazamiento en un contexto distribucional. El estudio se ha centrado en problemas bidimensionales, contemplando tanto la cinemática de deformaciones infinitesimales como finitas. Se destacan a continuación las características más relevantes del modelo analítico estudiado: - Se emplea la cinemática de discontinuidad fuerte para describir el modo de localización discontinuo (caracterizado por campos de desplazamientos discontinuos y de deformación no acotados). Una adecuada regularización de dicha cinemática permite simular modos de localización acotados (discontinuidad débil, caracterizados por campos de desplazamientos continuos y de deformación discontinuos) que exhiben bandas de localización cuyo ancho, y su evolución a lo largo del proceso de carga, vienen determinados por el modelo de ancho de banda variable. - Para la simulación del comportamiento del material se emplean modelos constitutivos incrementales estándar isótropos de la mecánica clásica del continuo elástico-degradable y elasto-plástico en régimen cuasi-estático. - El inicio de la localización se caracteriza por la pérdida de elipticidad de las ecuaciones constitutivas incrementales empleadas, a través del análisis de bifurcación discontinua (con el objeto de permanecer en el marco de la mecánica del continuo). Este análisis es necesario para describir la evolución de la discontinuidad a lo largo del proceso de carga (mediante un algoritmo de seguimiento). - Se realiza el denominado análisis de discontinuidad fuerte en el que se establecen los requerimientos matemáticos que deben verificarse en el modelo con objeto de compatibilizar la cinemática de discontinuidad fuerte y las ecuaciones constitutivas, desde un punto de vista físico y matemático. Dicho análisis establece las restricciones tensionales (condiciones de discontinuidad fuerte) que deben verificarse durante el régimen de discontinuidad fuerte. El no cumplimiento de estas condiciones en el instante de bifurcación requiere el empleo del denominado modelo de ancho de banda variable, bifurcando entonces en régimen de discontinuidad débil, desarrollándose una fase de transición hasta que se induzcan las condiciones de discontinuidad fuerte, produciéndose la discontinuidad fuerte. - Como resultado del análisis de discontinuidad fuerte, se deducen teóricamente los modelos discretos (tracción-salto de desplazamientos) inducidos por la cinemática de discontinuidad fuerte en los modelos constitutivos continuos (tensión-deformación). Los modelos discretos que emergen en el problema gobiernan el comportamiento de la línea de discontinuidad, pero no se implementan en el algoritmo. Un resultado interesante de este análisis es el hecho de obtener modelos discretos anisótropos a partir de modelos continuos isótropos. Se realiza un estudio exhaustivo de los modelos discretos proyectados, identificando todos los ingredientes que les confieren la condición de modelos constitutivos. Desde el punto de vista numérico, se describen a continuación las principales características de la formulación de elementos finitos empleada en el trabajo de investigación: - La discretización numérica del problema 8 de valo 3f5 res de contorno involucrando discontinuidades fuertes se basa en el método de deformaciones mejoradas, añadiendo al campo de deformaciones estándar (regular) del elemento un término mejorado incompatible, al efecto de representar bandas de localización en el interior del elemento. El término mejorado permite representar modos de localización acotada y no acotada.

Autor: GARCIA FERNANDEZ VICTOR GERARDO.
Año: 2004.
Universidad: POLITÉCNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: AULA CAPELLA. ETSEIB..
Centro de realización: ETSEIB, PAVELLÓ E Campus SUD.

Resumen: Se ha llevado a cabo un estudio con el fin de observar diferencias en el comportamiento de fluencia en caliente de los cobres refinados al fuego con una pureza de 99.9%, dicho estudio ha permitido proponer modelos para predecir la curva esfuerzo-deformación y para predecir el tamaño de grano recristalizado dinámicamente. Los cobres refinados al fuego con una pureza de 99.9% se caracterizan por tener una composición residual de varios otros elementos, en algunos casos hasta 1000ppm. En los cobres con por lo menos 99.9% de pureza que tengan pocos elementos residuales, las diferencias observadas durante la fluencia en caliente se atribuyen a las interacciones entre átomos disueltos y dislocaciones, específicamente las interacciones con oxígeno intersticial. En el cobre electrolítico, el cual contiene principalmente altos contenidos de oxigeno, las diferencias de fluencia se atribuyen a cantidades cada vez mayores de partículas de Cu2O. Este trabajo más bien demuestra que las diferencias de esfuerzo encontradas en cobres refinados al fuego con una pureza de 99.9% son debidas a la cantidad de oxígeno residual, el cual forma finos precipitados a temperaturas intermedias que refuerzan la matriz metálica. A pesar del bajo contenido en oxígeno en los cobres estudiados (26-62ppm) se han caracterizado precipitados de Cu2O y se han utilizado teorías del endurecimiento por precipitación que han indicado que los precipitados de Cu2O eran los responsables del incremento en resistencia. Las interacciones entre átomos de oxígeno y dislocaciones son poco probables que causen un retro esfuerzo adicional a temperaturas superiores a los 600º C, en donde se ha llevado a cabo este trabajo. Se han comprimido tres cobres con 26, 46 y 62ppm de oxígeno a unas velocidades de deformación de 0.3s-1, 0.1s-1, 0.03s-1, 0.01s-1, 0.003s-1 y 0.001s-1 y a unas temperaturas desde 600º C hasta 950º C en intervalos de 50º. En este trabajo se presenta evidencia de cómo bajos contenidos de oxígeno en cobres 99.9% puros pueden afectar el comportamiento esfuerzo-deformación y el tamaño de grano recristalizado dinámicamente. Además de haber encontrado el elemento y el mecanismo responsable del retro esfuerzo adicional también se presenta un algoritmo matemático para estudiar y predecir las oscilaciones de esfuerzo durante la recristalización dinámica de pico múltiple. Intentos anteriores utilizando Modelos Computarizados de Monte Carlo, Modelos de Autómatas Celulares o Modelos Matemáticos para la Recristalización Dinámica (DRX) no predicen las oscilaciones de esfuerzo de materiales reales y su tiempo de computo los hace inviables para procesos de simulación industrial. El nuevo Modelo de Avrami con Coseno Amortiguado para la DRX es capaz de predecir la transición de DRX de pico simple a DRX de pico múltiple. Además el nuevo modelo define el esfuerzo de estado estable sin tener que escoger un valor de una curva experimental que posiblemente no haya alcanzado un estado estable. Otra contribución del nuevo modelo es que demuestra que las oscilaciones son completamente predecibles en términos de la velocidad de deformación y la temperatura, una característica que antes se había dicho ser improbable. El nuevo modelo para la DRX junto con un modelo modificado de Voce-Kocks para la restauración dinámica han sido exitosamente implementados para predecir la fluencia en caliente. Adicionalmente a las anteriores contribuciones este trabajo también da a conocer la 8 relació 3b8 n que tiene el tamaño de grano recristalizado con la temperatura y la velocidad de deformación. Se asume que los cobres 99.9% puros, como los estudiados, tenderán a un tamaño de grano de estado estable el cual cuando esté a temperatura ambiente determinará las propiedades mecánicas del producto forjado.

Autor: MORAN PEREZ ANTONIO.
Año: 2004.
Universidad: POLITÉCNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: SALA DE CONFERÈNCIES DEL CIMNE.
Centro de realización: EDIFICI C1 Campus NORD.

Resumen: Se ha discretizado el modelo espacial de viga Cosserat por medio del método de los elementos finitos y se ha realizado un análisis no lineal del mismo utilizando las formulaciones tangente y secante. Con la formulación tangente se han generalizado y extendido los resultados obtenidos por Simó-Géradin, y con la formulación secante se ha elaborado un conjunto de teorías de alto orden que permiten abordar los clásicos problemas de estabilidad estructural. Se ha puesto especial interés en el desarrollo del método del desplazamiento crítico de Oñate-Matias y en su aplicación al análisis predictivo de la carga crítica de pandeo de un sistema estructural compuesto por vigas.