Estudio y mejora de la correlación de propiedades mecánicas con los ensayos miniatura de punzonado

Resumen

Nacido de la necesidad de reducir el tamaño de las probetas de ensayo para caracterizar el efecto de la radiación en los materiales que componían las vasijas nucleares, el ensayo miniatura de punzonado (SPT) ha mostrado una evolución metodológica que ha ampliado su aplicación a amplios sectores industriales y a una cada vez más diversa familia de materiales. Las propiedades mecánicas obtenidas a través de este ensayo, se deducen a partir de distintos parámetros extraídos de la curva carga-desplazamiento del SPT. Esta información debe ser previamente correlacionada con los resultados obtenidos de ensayos estándar normalizados con el fin de deducir las pertinentes ecuaciones de correlación que, a posteriori, sirvan para transformar las curvas SPT en propiedades mecánicas del material. En el caso específico de las propiedades mecánicas inherentes al ensayo estándar de tracción: módulo de elasticidad, límite elástico y resistencia a la tracción, hasta ahora se ha investigado en parámetros de la curva SPT que mostraran una correlación lineal con cada propiedad mecánica. La presente tesis doctoral, haciendo uso del Método de Elementos Finitos (MEF) junto con ensayos experimentales, ha llevado a cabo un estudio detallado del comportamiento de la probeta SPT y su relación con la curva carga-desplazamiento del ensayo. Con ello se ha detectado que algunos de los parámetros utilizados para correlacionar determinadas propiedades mecánicas eran dependientes con más de una de dichas propiedades. Tras verificar este extremo, se han presentado varias alternativas extraídas de la curva SPT que tuvieran una dependencia lo más unívoca posible con una única propiedad mecánica, con el fin de reducir el nivel de dispersión de las correlaciones. Las tres metodologías creadas: el método SlopeUL, el método Slopeini y el método Slopemin, han mostrado tanto numéricamente como experimentalmente una precisión y fiabilidad más elevadas que las alcanzadas con los métodos de correlación anteriores para el caso específico de los aceros.