Simulación Númerica de Probetas CHARPY-V Subestándar con Entallas Laterales Bajo Distintos Niveles de Carga Aplicada en Materiales Metálicos

Abstract

La necesidad de trabajar con probetas de espesores menores al estándar en ensayos de impacto Charpy-V conduce a la necesidad de adoptar probetas de espesores subestándares, con la consiguiente pérdida de restricción inducida por el propio material con una pérdida del estado triple de tensiones en el vértice de la entalla. La incorporación de entallas laterales en las probetas Charpy-V subestándar puede presentarse como una alternativa para que el estado triaxial de tensiones se mantenga similar a la probeta estándar, evitando la necesidad de disminuir la temperatura de ensayo como método de compensación. Se evaluaron especímenes con diferentes espesores y profundidades variables de entalla lateral, con el fin de simular el impacto durante el ensayo de flexión en tres puntos, utilizando probetas tipo Charpy-V. Se realizó un análisis por elementos finitos con el fin de evaluar el estado de triaxialidad de tensiones en probetas tipo Charpy-V con diferentes espesores, tanto con o sin entalla lateral. Se utilizó el software ANSYS, para evaluar las tensiones promedio en la sección transversal del vértice de la entalla de la probeta. Para la simulación, se hizo un refinamiento de malla con el objetivo de optimizar su adaptación a la geometría del modelo. Se trabajó con distintos niveles de carga para analizar el comportamiento de las probetas en un régimen cuasi estático y verificar que la probeta de 7,5mm de espesor con una entalla lateral de 1mm mantiene valores de tensión equivalentes a los de una probeta estándar de 10mm sin entalla lateral. Sin embargo, a medida que la carga aumenta, se observa una mayor diferencia en los valores de tensión entre ambas configuraciones, lo que indica la necesidad de complementar estos resultados con simulaciones de carácter dinámico.