Análisis y modelización del daño en elementos mecánicos obtenidos a partir de material nanoestructurado

Abstract

En la presente tesis doctoral se aborda el diseño de un componente mecánico con estructura submicrométrica, obtenido a partir de material previamente procesado mediante Deformación Plástica Severa (SPD) por Extrusión en Canal Angular Constante (ECAP). Esta tesis doctoral se ha desarrollado en el marco de las actividades llevadas a cabo en el Proyecto Nacional de Investigación (DPI 2013-41954-P). Para la realización de esta tesis doctoral, se va a emplear una nueva ley de fluencia y una metodología para obtener el daño crítico, que permita caracterizar el comportamiento de la AA5083, en el proceso de forja del componente mecánico. Mediante simulaciones por volúmenes finitos y por elementos finitos se va a diseñar un conjunto de matrices, para la fabricación del componente mecánico por forja isotérmica. Por último, se va a estudiar el daño por desgaste en funcionamiento del componente mecánico. Primeramente, se obtendrá mediante ensayos de fatiga la carga adecuada, para que el fallo en el componente se produzca por desgaste y no por fatiga. Y seguidamente se analizará su comportamiento en servicio. Los resultados obtenidos en esta tesis doctoral mostraron que el material con grano submicrométrico tiene por un lado, mejores propiedades mecánicas y por el otro, un mejor comportamiento en servicio.

This present doctoral thesis deals with the design of a mechanical component with submicrometric structure obtained from a material previously processed by Severe Plastic Deformation (SPD), in this case, Equal Channel Angular Pressing (ECAP). This doctoral thesis has been developed under the framework of the activities carried out in the National Research Project DPI 2013-41954-P. In order to carry out this present doctoral thesis, a new flow rule along with a new methodology so as to obtain critical damage are to be employed, where this will allow the behaviour of AA5083 in the forging process of the mechanical component to be characterized. Through both finite volume and finite element simulations, a set of dies will be designed in order to manufacture the mechanical component by isothermal forging. Finally, the damage due to wear will be studied during the life of the mechanical component. First, the adequate load will be obtained by fatigue tests so that the failure in the component takes place due to wear and not due to fatigue. Subsequently, life behaviour will be analysed. The results obtained in this present doctoral thesis will show that the material with submicrometric grain size has, on the one hand, better mechanical properties and, on the other hand, a better life behaviour.