Determinación Numérica de Propiedades Elásticas de la Fundición Nodular

Abstract

En el presente trabajo se realiza un análisis numérico micromecánico, empleando una técnica multiescala, para predecir el módulo de Young de una fundición nodular. Este material presenta a escala micro una estructura constituida por diferentes fases: nódulos de grafito inmersos en una matriz que puede estar formada por ferrita, perlita o ambas. Es decir que, a nivel microestructural, se trata de un material heterogéneo. Las propiedades mecánicas de la fundición nodular son función del arreglo de fases así como de las propiedades de cada una de ellas. El objetivo de este trabajo es determinar las propiedades de un material homogéneo equivalente cuyo comportamiento se aproxime al del material microscópicamente heterogéneo original. Para realizar el análisis micromecánico es preciso contar con una representación de la microestructura; para ello, en este trabajo se genera, computacionalmente, un conjunto de microestructuras a partir del conteo y tamaño de nódulos obtenidos de la simulación numérica de la solidificación de una fundición nodular. Cada una de las microestructuras generadas esta formada por una matriz, que se considera homogénea, y los nódulos distribuidos aleatoriamente. La microestructura se analiza en 2D y en 3D. La representación plana de la microestructura se obtiene a partir de intersecar mediante planos la representación espacial. El conjunto de microgeometrías se analiza mediante el método de los elementos finitos. Para la obtención de las propiedades macroscópicas se utiliza la técnica de homogeneización. A partir de cada uno de estos conjuntos de microestructuras se obtiene el valor promedio de la propiedad analizada, se comparan entre si y se presentan algunas conclusiones finales.