Evaluación de propiedades elásticas de la fundición nodular empleando micromecánica computacional

F. J. RODRÍGUEZ; P. M. DARDATI; L. A. GODOY; D. J. CELENTANO

METODOS NUMERICOS PARA CALCULO Y DESENO EN INGENIERIA

UNIV POLITECNICA CATALUNYA

Lugar: Barcelona; Año: 2015 vol. 31 p. 91 - 105

0213-1315

La fundición nodular es una aleación metálica de Fe-C-Si cuya microestructura está formada por una matriz, en general compuesta por ferrita y perlita, en la cual se encuentran embebidos nódulos de grafito. Al ser éste un material microscópicamente heterogéneo su comportamiento está definido por las propiedades, morfología y topología de las fases que lo componen. En este trabajo se plantea como objetivo hallar el valor de las constantes elásticas, el módulo de Young y coeficiente de Poisson, de un material homogéneo equivalente que caracteriza el comportamiento macroscópico de una fundición nodular. Para la estimación del comportamiento elástico se utiliza el método de homogeneización asintótica. Este método se aplica a celdas multipartículas tridimensionales y bidimensionales que se analizan mediante el método de los elementos finitos. Para la determinación del elemento de volumen representativo (RVE) del comportamiento del material se utilizan dos criterios, uno físico y otro geométrico, encontrándose que el tamaño del RVE es sensible al criterio utilizado para su definición. Las principales características microestructurales son extraídas de una simulación computacional de la solidificación del material. Se comparan los resultados obtenidos de la aplicación de los modelos tridimensionales y bidimensionales y se analiza la influencia del modelo utilizado en las propiedades analizadas. Del análisis de los resultados obtenidos se observa que los modelos que emplean celdas multipartícula tridimensionales requieren tamaños de la misma menores para ser representativos de la fundición nodular, es decir, los tamaños de los RVEs tridimensionales son menores que los correspondientes bidimensionales. Se observa también que los últimos presentan una respuesta elástica menos rígida en relación a los primeros.