Simulación por métodos numéricos de probetas charpy-v de pequeño tamaño con entalla lateral 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 sub-estándares, 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 sub-estándar 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. En este trabajo se presenta un análisis por elementos finitos con el fin de evaluar el estado triaxial de tensiones en probetas tipo Charpy-V con diferentes espesores, tanto con o sin entalla lateral. Se utilizó el software ANSYS, tanto para el diseño de las geometrías, como para evaluar las tensiones promedio en la sección transversal del vértice de la entalla en una probeta. Para la simulación, se llevó a cabo un refinamiento de malla con el objetivo de optimizar su adaptación a la geometría del modelo. Se trabajó con una carga de 0,1 Pa, en el cual se observó que para el caso de una entalla 1 mm, para un espesor de 7,5 mm, se generan tensiones promedio comparables a las obtenidas para un espesor de 10 mm, sin entalla lateral.