Desarrollo experimental y modelado computacional multiescala de la curva límite de formabilidad : aplicación a un acero dual-phase de alta resistencia - Schwindt, Claudio Daniel (2015)
El interés industrial por la formabilidad de chapas de aceros de doble fase (DP) se ha incrementado en las últimas décadas, impulsado principalmente por la reciente popularidad de los aceros avanzados de alta resistencia (AHSS) para reducir el peso de partes automotrices. Esto resulta en una fuerte necesidad de determinar la respuesta límite del material frente a solicitaciones típicas de operaciones de conformado y el estudio de los factores que la influencian. La presente Tesis Doctoral aborda el estudio numérico de los factores microestructurales que influyen en el diagrama límite de conformado (FLD) de chapas de acero DP-780. El comportamiento límite del material se modela mediante la técnica de Marciniak-Kuczynski (MK), la cual asume la presencia de una imperfección inicial precursora del proceso de localización; mientras que la descripción constitutiva del material se realiza en el marco de la plasticidad cristalina. El comportamiento anisótropo, la presencia de una distribución preferencial de orientaciones y el efecto de las fases constituyentes – ferrita/martensita – se obtiene mediante una homogeneización autoconsistente de la respuesta viscoplástica a nivel del cristal simple (VPSC). El acople de ambas técnicas (MK-VPSC) permite modelar exitosamente la respuesta límite de las chapas de acero DP-780. Se investiga numéricamente el efecto de parámetros microestructurales típicos de aceros DP, la influencia de la anisotropía y su evolución, así como el efecto del comportamiento del endurecimiento post-estricción en las deformaciones límite. Tanto la fracción en volumen como la plasticidad de la martensita presentan una influencia significativa en la predicción del diagrama FLD, mientras que la evolución de la textura cristalográfica sólo afecta las deformaciones límite bajo solicitaciones biaxiales. El mejor acuerdo con los datos experimentales se encuentra cuando se utiliza una ley de endurecimiento de saturación y cuando la deformación de la martensita es impedida o es retardada hasta el punto de estricción. Un análisis de la actividad de los sistemas de deslizamiento sugiere que, dentro del marco de trabajo del modelo MK-VPSC, la localización ocurre mucho más rápido en la ferrita que en la martensita. Se presenta una extensión del modelo MK-VPSC que permite evitar problemas de convergencia y reducir el costo computacional. Esto se alcanza aplicando directamente las condiciones en velocidad de deformación y tensión, resultantes de las restricciones de equilibrio y compatibilidad, en la banda de inestabilidad del modelo MK. Además, los estados mecánicos dentro y fuera de ésta se resuelven en el marco de referencia de la muestra, evitando rotar las orientaciones cristalográficas y las variables internas a la orientación de la banda para cada incremento, mejorando la eficiencia computacional. Las condiciones de borde generalizadas incorporadas al modelo permiten calcular diagramas FLD basados en trayectorias de carga en deformación (FLDρ) como en tensión (FLDα).