8/16/2019 Este Trabajo Informa Sobre El Estudio Del Efecto

1/3

Estimación DEM-FEA de efecto poros disposición en la compresión

El módulo de Young para las espumas de Mg

Luis Perez Pozo

Este trabajo informa sobre el estudio del efecto de la disposición de poros en el comportamiento a lacompresión de Mg espumas con tamaño normal de poros y porosidades que van desde 25% a45%. rreglos de poro se modelaron usando an!lisis de elementos finitos "#E$ con al a&ar y ordenóa los modelos y en comparación con las estimaciones obtenido para un trabajo anterior. 'ascoordenadas de los arreglos de poro aleatorias se generaron en primer lugar utili&ando el M(todo deElementos )iscretos ")EM$ y se utili&a en una segunda etapa para el modelado de los poros por #E.'as estimaciones tambi(n se compararon con los resultados e*perimentales para espumas de Mgobtenidos por medio de polvo de metalurgia. 'os resultados muestran importantes ca+das en losmódulos de ,oung como la porosidad aumenta por tanto rienciaimental resultados y estimaciones de#E. 'as estimaciones obtenidas utili&ando arreglos de poros presentan ordenados diferenciassignificativas cuando se comparan con las estimaciones de los modelos adquiridos con disposición ala&ar mentos. 'os modelos dispuestos al a&ar representar con mayor precisión las topolog+as reales de

la e*perimentación espumas met!licas. 'os módulos de ,oung estima que el uso de estos modelosestaban en e*celente acuerdo con la e*perimentos mientras que las estimaciones obtenidas utili&andomodelos ordenados presentan errores relativos significativamente cativamente superior. 'aimportancia de la utili&ación de modelos #E m!s realistas para mejorar la capacidad de predicción deeste m(todo se sondeó para el estudio de las propiedades mec!nicas de las espumas met!licas.

1. Introducción

El estudio de las espumas met!licas se -a incrementado de una manera importante debido a sue*cepcional mec!nica t(rmica acstica el(ctrica y las propiedades qu+micas /021 ue presenta unacombinación nica de las propiedades f+sicas y qu+micas derivadas de su estructura /31 . no de losm(todos de fabricación m!s importantes para met!lico la producción de espuma es la metalurgia de

 polvos convencional "M$ la incorporación de una fase 6older Espacio e*tra+ble "76$ /451 . Estafase puede ser eliminado por la sinteri&ación y )isolución roceso "7)$ que es un m(todo til parala producción de espumas de Mg con buenas propiedades mec!nicas y poros interconectados /81 . Enara optimi&ar el proceso de diseño dependiendo de la deseada propiedades y aplicaciones de lasespumas es muy importante tienen predicciones de su comportamiento mec!nico antes de su fabrica9ción. Entre las propiedades m!s importantes que se determinen para las espumas met!licas es elmódulo el!stico es decir la comparación de la estimación maciones con los resultados e*perimentalesy con los resultados obtenido a partir de otros modelos reportados en la literatura /:;1 . la predicciónciones son muy importantes para el an!lisis de nuevos productos espe9 cialmente en el caso de Mgespumas fabricadas utili&ando un 76 donde la porosidad resultante depende de la met!lico altamente polvo de espacio me&cla de part+culas soporte. )ebido a su cidades modelado dad an!lisis deelementos finitos "#E$ es uno de los m(todos utili&ados para predecir propiedades de la espuma ser capa& de modelar diferentes geometr+as y anali&ar su efecto sobre las propiedades mec!nicas. na

amplia variabilidad E1 que conduce el e*ceso de predecir la resistenciade la espuma. Es importante -acer notar que la valide& de las predicciones depende principalmente dela pro*imidad del modelo a la topolog+a de espuma real. 'as predicciones m!s pueden llegar a erroresrelativos -asta un 4?% para los modelos uniformes cuando se compara a los modelos aleatorios comoel observado por Meguid et al. /0?1 . En estructuras celulares reales la topolog+a de la espuma est+picamente aperiódica no uniforme y desordenado. or lo tanto el modelado de las imperfecciones yla aleatoriedad que e*isten en estructuras de espuma reales es un reto. 7i estas caracter+sticas no est!n

8/16/2019 Este Trabajo Informa Sobre El Estudio Del Efecto

2/3

representados propiedades como el módulo de ,oung son m!s estimado. or eso algunos trabajos -anmodelado el porosidad mediante disposiciones aleatorias de los poros siendo m!s realista y serecomienda para espumas obtenidas utili&ando M donde la porosidad depende del espacio de polvomet!lico com9 titular osite inducida despu(s de me&clado. Estos modelos con poros desordenadaredes son bastante cerca de la estructura porosa 39) aleatorio real de las espumas y rendimientoestimaciones m!s precisas /001. )ebido a el -ec-o de que los modelos e*istentes de las espumas

"como la presentan en @adena et al. /:1 y en AojeB y Cñate /021$ sobre predecir el propiedadesmec!nicas de las espumas por lo tanto es necesario tener un modelo de espuma mejor. ara crear estosmodelos la primera etapa es generar un modelo de esferas distribuidas aleatoriamente en un cer9

8/16/2019 Este Trabajo Informa Sobre El Estudio Del Efecto

3/3

 para el procesamiento de las espumas fue Mg ">>5% de pure&a de lfa esar$ con di!metros que vandesde 4?? l m a 5?? l metro. El polvo de metal 769me&cla se intro9 producido en un molde de aceroy prensado unia*ial a 3?? Ma a pro9 cil+ndricos compactos )uce con 03? mm de di!metro y 05?mm en longitud. 'a fracción de carbamida de la pie&a en verde formado en esta etapa se disolvió por inmersión en un baño de agua a 25 J @ durante 0 - dejando al descubierto los poros esf(ricos. or ltimo el proceso de sinteri&ación se llevó a cabo a 82? J @ bajo una atmósfera de r. macro9óptico

graf+as de las espumas cil+ndricos estaban preparados para anali&ar la espumas de topolog+a. 'osmódulos de ,oung de las muestras medida por medio de ensayos de compresión se llevaron a caboen un Knstron Materiales 0025955??A m!quina de ensayo con una velocidad de cruceta de ?0 mm Hmin de acuerdo con la 79?>. Mg y de carbamida se me&claron en proporciones de ;?92? :?93? y 8?94? "en peso.%$ respectivamente. 'as densidades de las espumas se determinaron utili&ando laecuación convencional para la densidad mientras que los volmenes eran medida por el principio derqu+medes. 'as espumas reales porosidades " # En tanto por ciento$ fueron determinados a trav(sde la siguiente ecuación tion /2?1 # L 0 q # N q mg O 0?? P0Q dónde q mg es la densidad de Mg"0:4 g H cm 3 $ y q # es la densidad de la espuma. 3. Modelado y simulación 3.0. Reneración dedistribuciones aleatorias utili&ando )EM Este proceso consiste en determinar el comportamiento deesferas sumergido en un medio continuo en nuestro caso particular teniendo la forma de un cilindro.El código abierto simulación de part+culas blandas )EM Sare 'KRRR6