Determinación de propiedades mecánicas efectivas de diferentes grados de fundiciones dúctiles mediante micromecánica computacional

Autores
Rodríguez, Francisco; Dardati, Patricia; Godoy, Luis; Celentano, Diego
Año de publicación
2016
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
La fundición dúctil (FD) es una aleación de Fe-C-Si, en la cual el carbono se presenta principalmente como grafito en forma de partículas esféricas embebidas en una matriz metálica que, en condición as-cast, está constituida por diferentes porcentajes de ferrita y de perlita. Variaciones en la microestructura de la matriz dan origen a distintos grados o clases de FD, con propiedades mecánicas diferentes [1]. Determinar la relación entre microestructura y propiedades mecánicas es un tema de continua investigación; en este contexto, la micromecánica computacional (MC) permite determinar las propiedades efectivas de materiales con microestructura heterogénea. La MC considera dos escalas de análisis: una escala menor o microscópica, en la que se representan las características de la microestructura del material bajo estudio, y una escala mayor o macroscópica en la cual se considera un material homogéneo con comportamiento mecánico equivalente al del material heterogéneo de la escala menor [2]. La micromecánica requiere de la identificación de un elemento de volumen representativo (EVR) asociado con determinadas condiciones de borde. Un EVR es una muestra de tamaño finito del material heterogéneo capaz de caracterizar el comportamiento macroscópico [2,3]. En este trabajo se propone un modelo micromecánico computacional en el marco del método de elementos finitos (MEF) para estudiar la respuesta mecánica de diferentes grados de FD. Se analiza el comportamiento elásto-plástico del material mediante EVR a los cuales se les imponen condiciones de borde periódicas. El desempeño del modelo propuesto se analiza comparando resultados experimentales y simulados de FD ferríticas, perlíticas y ferrtíca-perlíticas; para la validación se cuenta con las respuestas a ensayos mecánicos de tracción y con la caracterización microestructural de las distintas FD consideradas. Las características microestructurales son datos de entrada para generar los EVR. Las comparaciones realizadas muestran un buen acuerdo entre los resultados numéricos y los experimentales.
Ductile iron (DI) is a Fe-C-Si alloy, in which carbon is mainly present as spherical shape graphite nodules embedded in a metal matrix that, in as-cast condition, contains both ferrite and pearlite. Changes in the matrix give rise to several grades or classes of DI, with varying mechanical properties [1]. Determining the relationship between microstructure and mechanical properties is the subject of ongoing research; in this context, the computational micromechanics (CM) allows to derive the effective properties of microscopically heterogeneous materials. The CM considers two scales of analysis: a lower or microscopic scale, in which the characteristics of the microstructure of the material under study are represented, and a greater or macroscopic scale in which a homogeneous material, with mechanical behavior equivalent to those of the heterogeneous material at the smaller level, is considered [2]. Micromechanics requires to identify a representative volume element (RVE) associated with certain boundary conditions. A RVE is a sample of finite size of the heterogeneous material capable of represent its overall behavior [2, 3]. In this paper a computational micromechanical model is proposed in the framework of the finite element method (FEM) to study the mechanical response of several degrees of DI. Using a RVE with periodic boundary conditions, elastic-plastic behavior of DI is investigated. The performance of the proposed model is examined by comparing experimental data and numerical results of ferritic, pearlitic and ferritic-pearlitic DIs; for validation purposes experimental results of mechanical tensile tests and microstructural characterization, for the DIs considered, are accounted. The microstructural features are the input to generate the RVE. Comparisons show good agreement between numerical and experimental results.
Fil: Rodríguez, Francisco. Universidad Tecnológica Nacional. Regional Córdoba. Departamento Ingeniería Mecánica; Argentina.
Fil: Dardati, Patricia. Universidad Tecnológica Nacional. Regional Córdoba. Departamento Ingeniería Mecánica; Argentina.
Fil: Godoy, Luis. Universidad Tecnológica Nacional. Regional Córdoba. Departamento Ingeniería Mecánica; Argentina.
Fil: Celentano, Diego. Universidad Tecnológica Nacional. Regional Córdoba. Departamento Ingeniería Mecánica; Argentina.
Peer Reviewed
Materia
fundición dúctil
microestructura
propiedades mecánicas
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
Repositorio
Repositorio Institucional Abierto (UTN)
Institución
Universidad Tecnológica Nacional
OAI Identificador
oai:ria.utn.edu.ar:20.500.12272/14466
Acceder
id RIAUTN_2de2cc4012ce7e0298a9d6ef7fcf1ffc
oai_identifier_str oai:ria.utn.edu.ar:20.500.12272/14466
network_acronym_str RIAUTN
repository_id_str a
network_name_str Repositorio Institucional Abierto (UTN)
spelling Determinación de propiedades mecánicas efectivas de diferentes grados de fundiciones dúctiles mediante micromecánica computacionalRodríguez, FranciscoDardati, PatriciaGodoy, LuisCelentano, Diegofundición dúctilmicroestructurapropiedades mecánicasLa fundición dúctil (FD) es una aleación de Fe-C-Si, en la cual el carbono se presenta principalmente como grafito en forma de partículas esféricas embebidas en una matriz metálica que, en condición as-cast, está constituida por diferentes porcentajes de ferrita y de perlita. Variaciones en la microestructura de la matriz dan origen a distintos grados o clases de FD, con propiedades mecánicas diferentes [1]. Determinar la relación entre microestructura y propiedades mecánicas es un tema de continua investigación; en este contexto, la micromecánica computacional (MC) permite determinar las propiedades efectivas de materiales con microestructura heterogénea. La MC considera dos escalas de análisis: una escala menor o microscópica, en la que se representan las características de la microestructura del material bajo estudio, y una escala mayor o macroscópica en la cual se considera un material homogéneo con comportamiento mecánico equivalente al del material heterogéneo de la escala menor [2]. La micromecánica requiere de la identificación de un elemento de volumen representativo (EVR) asociado con determinadas condiciones de borde. Un EVR es una muestra de tamaño finito del material heterogéneo capaz de caracterizar el comportamiento macroscópico [2,3]. En este trabajo se propone un modelo micromecánico computacional en el marco del método de elementos finitos (MEF) para estudiar la respuesta mecánica de diferentes grados de FD. Se analiza el comportamiento elásto-plástico del material mediante EVR a los cuales se les imponen condiciones de borde periódicas. El desempeño del modelo propuesto se analiza comparando resultados experimentales y simulados de FD ferríticas, perlíticas y ferrtíca-perlíticas; para la validación se cuenta con las respuestas a ensayos mecánicos de tracción y con la caracterización microestructural de las distintas FD consideradas. Las características microestructurales son datos de entrada para generar los EVR. Las comparaciones realizadas muestran un buen acuerdo entre los resultados numéricos y los experimentales.Ductile iron (DI) is a Fe-C-Si alloy, in which carbon is mainly present as spherical shape graphite nodules embedded in a metal matrix that, in as-cast condition, contains both ferrite and pearlite. Changes in the matrix give rise to several grades or classes of DI, with varying mechanical properties [1]. Determining the relationship between microstructure and mechanical properties is the subject of ongoing research; in this context, the computational micromechanics (CM) allows to derive the effective properties of microscopically heterogeneous materials. The CM considers two scales of analysis: a lower or microscopic scale, in which the characteristics of the microstructure of the material under study are represented, and a greater or macroscopic scale in which a homogeneous material, with mechanical behavior equivalent to those of the heterogeneous material at the smaller level, is considered [2]. Micromechanics requires to identify a representative volume element (RVE) associated with certain boundary conditions. A RVE is a sample of finite size of the heterogeneous material capable of represent its overall behavior [2, 3]. In this paper a computational micromechanical model is proposed in the framework of the finite element method (FEM) to study the mechanical response of several degrees of DI. Using a RVE with periodic boundary conditions, elastic-plastic behavior of DI is investigated. The performance of the proposed model is examined by comparing experimental data and numerical results of ferritic, pearlitic and ferritic-pearlitic DIs; for validation purposes experimental results of mechanical tensile tests and microstructural characterization, for the DIs considered, are accounted. The microstructural features are the input to generate the RVE. Comparisons show good agreement between numerical and experimental results.Fil: Rodríguez, Francisco. Universidad Tecnológica Nacional. Regional Córdoba. Departamento Ingeniería Mecánica; Argentina.Fil: Dardati, Patricia. Universidad Tecnológica Nacional. Regional Córdoba. Departamento Ingeniería Mecánica; Argentina.Fil: Godoy, Luis. Universidad Tecnológica Nacional. Regional Córdoba. Departamento Ingeniería Mecánica; Argentina.Fil: Celentano, Diego. Universidad Tecnológica Nacional. Regional Córdoba. Departamento Ingeniería Mecánica; Argentina.Peer ReviewedUTN- FRC2026-02-12T15:37:49Z2016-11info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articulopdfapplication/pdfCongreso Internacional de Metalúrgica y Materiales - 16º SAM-CONAMEThttps://hdl.handle.net/20.500.12272/14466spainfo:eu-repo/semantics/openAccessAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Francisco Rodríguezreponame:Repositorio Institucional Abierto (UTN)instname:Universidad Tecnológica Nacional2026-09-24T12:47:52Zoai:ria.utn.edu.ar:20.500.12272/14466instacron:UTNInstitucionalhttp://ria.utn.edu.ar/Universidad públicaNo correspondehttp://ria.utn.edu.ar/oaigestionria@rec.utn.edu.ar; fsuarez@rec.utn.edu.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:a2026-09-24 12:47:53.323Repositorio Institucional Abierto (UTN) - Universidad Tecnológica Nacionalfalse
dc.title.none.fl_str_mv Determinación de propiedades mecánicas efectivas de diferentes grados de fundiciones dúctiles mediante micromecánica computacional
title Determinación de propiedades mecánicas efectivas de diferentes grados de fundiciones dúctiles mediante micromecánica computacional
spellingShingle Determinación de propiedades mecánicas efectivas de diferentes grados de fundiciones dúctiles mediante micromecánica computacional
Rodríguez, Francisco
fundición dúctil
microestructura
propiedades mecánicas
title_short Determinación de propiedades mecánicas efectivas de diferentes grados de fundiciones dúctiles mediante micromecánica computacional
title_full Determinación de propiedades mecánicas efectivas de diferentes grados de fundiciones dúctiles mediante micromecánica computacional
title_fullStr Determinación de propiedades mecánicas efectivas de diferentes grados de fundiciones dúctiles mediante micromecánica computacional
title_full_unstemmed Determinación de propiedades mecánicas efectivas de diferentes grados de fundiciones dúctiles mediante micromecánica computacional
title_sort Determinación de propiedades mecánicas efectivas de diferentes grados de fundiciones dúctiles mediante micromecánica computacional
dc.creator.none.fl_str_mv Rodríguez, Francisco
Dardati, Patricia
Godoy, Luis
Celentano, Diego
author Rodríguez, Francisco
author_facet Rodríguez, Francisco
Dardati, Patricia
Godoy, Luis
Celentano, Diego
author_role author
author2 Dardati, Patricia
Godoy, Luis
Celentano, Diego
author2_role author
author
author
dc.subject.none.fl_str_mv fundición dúctil
microestructura
propiedades mecánicas
topic fundición dúctil
microestructura
propiedades mecánicas
dc.description.none.fl_txt_mv La fundición dúctil (FD) es una aleación de Fe-C-Si, en la cual el carbono se presenta principalmente como grafito en forma de partículas esféricas embebidas en una matriz metálica que, en condición as-cast, está constituida por diferentes porcentajes de ferrita y de perlita. Variaciones en la microestructura de la matriz dan origen a distintos grados o clases de FD, con propiedades mecánicas diferentes [1]. Determinar la relación entre microestructura y propiedades mecánicas es un tema de continua investigación; en este contexto, la micromecánica computacional (MC) permite determinar las propiedades efectivas de materiales con microestructura heterogénea. La MC considera dos escalas de análisis: una escala menor o microscópica, en la que se representan las características de la microestructura del material bajo estudio, y una escala mayor o macroscópica en la cual se considera un material homogéneo con comportamiento mecánico equivalente al del material heterogéneo de la escala menor [2]. La micromecánica requiere de la identificación de un elemento de volumen representativo (EVR) asociado con determinadas condiciones de borde. Un EVR es una muestra de tamaño finito del material heterogéneo capaz de caracterizar el comportamiento macroscópico [2,3]. En este trabajo se propone un modelo micromecánico computacional en el marco del método de elementos finitos (MEF) para estudiar la respuesta mecánica de diferentes grados de FD. Se analiza el comportamiento elásto-plástico del material mediante EVR a los cuales se les imponen condiciones de borde periódicas. El desempeño del modelo propuesto se analiza comparando resultados experimentales y simulados de FD ferríticas, perlíticas y ferrtíca-perlíticas; para la validación se cuenta con las respuestas a ensayos mecánicos de tracción y con la caracterización microestructural de las distintas FD consideradas. Las características microestructurales son datos de entrada para generar los EVR. Las comparaciones realizadas muestran un buen acuerdo entre los resultados numéricos y los experimentales.
Ductile iron (DI) is a Fe-C-Si alloy, in which carbon is mainly present as spherical shape graphite nodules embedded in a metal matrix that, in as-cast condition, contains both ferrite and pearlite. Changes in the matrix give rise to several grades or classes of DI, with varying mechanical properties [1]. Determining the relationship between microstructure and mechanical properties is the subject of ongoing research; in this context, the computational micromechanics (CM) allows to derive the effective properties of microscopically heterogeneous materials. The CM considers two scales of analysis: a lower or microscopic scale, in which the characteristics of the microstructure of the material under study are represented, and a greater or macroscopic scale in which a homogeneous material, with mechanical behavior equivalent to those of the heterogeneous material at the smaller level, is considered [2]. Micromechanics requires to identify a representative volume element (RVE) associated with certain boundary conditions. A RVE is a sample of finite size of the heterogeneous material capable of represent its overall behavior [2, 3]. In this paper a computational micromechanical model is proposed in the framework of the finite element method (FEM) to study the mechanical response of several degrees of DI. Using a RVE with periodic boundary conditions, elastic-plastic behavior of DI is investigated. The performance of the proposed model is examined by comparing experimental data and numerical results of ferritic, pearlitic and ferritic-pearlitic DIs; for validation purposes experimental results of mechanical tensile tests and microstructural characterization, for the DIs considered, are accounted. The microstructural features are the input to generate the RVE. Comparisons show good agreement between numerical and experimental results.
Fil: Rodríguez, Francisco. Universidad Tecnológica Nacional. Regional Córdoba. Departamento Ingeniería Mecánica; Argentina.
Fil: Dardati, Patricia. Universidad Tecnológica Nacional. Regional Córdoba. Departamento Ingeniería Mecánica; Argentina.
Fil: Godoy, Luis. Universidad Tecnológica Nacional. Regional Córdoba. Departamento Ingeniería Mecánica; Argentina.
Fil: Celentano, Diego. Universidad Tecnológica Nacional. Regional Córdoba. Departamento Ingeniería Mecánica; Argentina.
Peer Reviewed
description La fundición dúctil (FD) es una aleación de Fe-C-Si, en la cual el carbono se presenta principalmente como grafito en forma de partículas esféricas embebidas en una matriz metálica que, en condición as-cast, está constituida por diferentes porcentajes de ferrita y de perlita. Variaciones en la microestructura de la matriz dan origen a distintos grados o clases de FD, con propiedades mecánicas diferentes [1]. Determinar la relación entre microestructura y propiedades mecánicas es un tema de continua investigación; en este contexto, la micromecánica computacional (MC) permite determinar las propiedades efectivas de materiales con microestructura heterogénea. La MC considera dos escalas de análisis: una escala menor o microscópica, en la que se representan las características de la microestructura del material bajo estudio, y una escala mayor o macroscópica en la cual se considera un material homogéneo con comportamiento mecánico equivalente al del material heterogéneo de la escala menor [2]. La micromecánica requiere de la identificación de un elemento de volumen representativo (EVR) asociado con determinadas condiciones de borde. Un EVR es una muestra de tamaño finito del material heterogéneo capaz de caracterizar el comportamiento macroscópico [2,3]. En este trabajo se propone un modelo micromecánico computacional en el marco del método de elementos finitos (MEF) para estudiar la respuesta mecánica de diferentes grados de FD. Se analiza el comportamiento elásto-plástico del material mediante EVR a los cuales se les imponen condiciones de borde periódicas. El desempeño del modelo propuesto se analiza comparando resultados experimentales y simulados de FD ferríticas, perlíticas y ferrtíca-perlíticas; para la validación se cuenta con las respuestas a ensayos mecánicos de tracción y con la caracterización microestructural de las distintas FD consideradas. Las características microestructurales son datos de entrada para generar los EVR. Las comparaciones realizadas muestran un buen acuerdo entre los resultados numéricos y los experimentales.
publishDate 2016
dc.date.none.fl_str_mv 2016-11
2026-02-12T15:37:49Z
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
info:ar-repo/semantics/articulo
format article
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv Congreso Internacional de Metalúrgica y Materiales - 16º SAM-CONAMET
https://hdl.handle.net/20.500.12272/14466
identifier_str_mv Congreso Internacional de Metalúrgica y Materiales - 16º SAM-CONAMET
url https://hdl.handle.net/20.500.12272/14466
dc.language.none.fl_str_mv spa
language spa
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Francisco Rodríguez
eu_rights_str_mv openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Francisco Rodríguez
dc.format.none.fl_str_mv pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv UTN- FRC
publisher.none.fl_str_mv UTN- FRC
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositorio Institucional Abierto (UTN)
instname:Universidad Tecnológica Nacional
reponame_str Repositorio Institucional Abierto (UTN)
collection Repositorio Institucional Abierto (UTN)
instname_str Universidad Tecnológica Nacional
repository.name.fl_str_mv Repositorio Institucional Abierto (UTN) - Universidad Tecnológica Nacional
repository.mail.fl_str_mv gestionria@rec.utn.edu.ar; fsuarez@rec.utn.edu.ar
_version_ 1877230949669797888
score 13.24418

Publicaciones similares