Ecuaciones de flujo plástico para la aplicación del Método de Deformaciones Locales a Cargas Multiaxiales para Materiales Metálicos y No Metálicos

Contenido principal del artículo

Carmen Madrigal Sánchez
https://orcid.org/0000-0001-5163-2858
Luis Távara
https://orcid.org/0000-0001-6825-4099
Víctor Chaves
https://orcid.org/0000-0001-6858-1786
Alfredo Navarro

Resumen

El Método de las Deformaciones Locales es habitualmente utilizado en la industria para calcular la vida de componentes sometidos a cargas de fatiga de bajo número de ciclos. Sin embargo, su aplicación está limitada a cargas uniaxiales. La extensión del método al caso general de cargas multiaxiales, requiere la generalización de las ecuaciones de flujo plástico al caso multiaxial. Este trabajo se basa en un modelo de plasticidad que reproduce el comportamiento plástico estabilizado de metales sometidos a cargas multiaxiales, incorporando todos los ingredientes del Método de las Deformaciones Locales, como curvas cíclicas, ciclos de histéresis o efecto memoria. El modelo está basado en la idea de distancia en el espacio de tensiones, que se calcula a través un tensor métrico. Este tensor está caracterizado por dos constantes para materiales isótropos. Para un material ortótropo, las constantes independientes a determinar son 6.


La creciente importancia de materiales no metálicos fabricados por impresión 3D, hace necesaria la reformulación de algunos aspectos importantes de las ecuaciones. En este trabajo se aborda la adaptación del modelo para que sea capaz de recoger el comportamiento de estos materiales, característicamente anisótropo y se propone una metodología que permita su aplicación para materiales no metálicos.

Detalles del artículo

Cómo citar
Madrigal Sánchez, C., Távara, L., Chaves, V., & Navarro, A. (2025). Ecuaciones de flujo plástico para la aplicación del Método de Deformaciones Locales a Cargas Multiaxiales para Materiales Metálicos y No Metálicos. Anales De Ingeniería Mecánica, 1(24). https://doi.org/10.63450/aim.1.209.2025
Sección
Artículos

Citas

Navarro A., Madrigal C., “Ecuaciones de flujo plástico para el Método de las Deformaciones Locales con carga multiaxial”, Anales de Mecánica de la Fractura 26-II, 417-423 (2009)

Madrigal C., Navarro A., Chaves V., “Biaxial cyclic plasticity experiments and application of a constitutive model for cyclically stable material behaviour”, International Journal of Fatigue 83, 240-252 (2016)

Madrigal C., Navarro A., Chaves V., “Numerical implementation of a multiaxial cyclic plasticity model for the Local Strain Method in low cycle fatigue”, Theoretical and Applied Fracture Mechanics 80, 111-119 (2015)

Madrigal C., Navarro A., Vallellano C., “Plasticity theory for the multiaxial Local Strain-Life Method”, International Journal of Fatigue 100, 575-582 (2017)

Sun C. T., Yoon K. J., “Characterization of elastic-plastic properties of AS4/APC-2 thermoplastic composite”, NASA Langley Research Center (1988)

Vogler T. J., Kyriakides S., “Inelastic behavior of an AS4/PEEK composite under combined transverse compression and shear. Part I: experiments”, International Journal of Plasticity 15, 783-806 (1999)

Yokozeki T., Ogihara S., Yoshida S., Ogasawara T., “Simple constitutive model for nonlinear response of fiber-reinforced composites with loading-directional dependence”, Composites Science and Technology 67, 111-118 (2007)

Sun C. T., Chen J. L., “A micromechanical model for plastic behavior of fibrous composites”, Composites Science and Technology 40, 115-129 (1991)

Hsu S. Y., Vogler T. J., Kyriakides S., “Inelastic behavior of an AS4/PEEK composite under combined transverse compression and shear,” International Journal of Plasticity 15, 807-836 (1999)

Melro A. R., Camanho P. P., Andrade Pires F. M., Pinho S. T., “Micromechanical analysis of polymer composites reinforced by unidirectional fibres: Part I – Constitutive modelling”, International Journal of Solids and Structures 50, 1897-1905 (2013)

Sun C. T., Chen J. L., “A simple flow rule for characterizing nonlinear behavior of fiber composites”, Journal of Composite Materials 23, 1009-1020 (1989)

Chen J. L., Sun C. T., “A plastic potential function suitable for anisotropic fiber composites”, Journal of Composites Materials 27, 1379-1390 (1993)

Xie M., Adams D. F., “A plasticity model for unidirectional composite materials and its applications in modeling composites testing”, Composites Science and Technology, 54, 11-21 (1995)

Vyas G. M., Pinho S. T., Robinson P., “Constitutive modelling of fibre-reinforced composites with unidirectional plies using a plasticity-based approach”, Composites Science and Technology 71, 1068-1074 (2011)

Vogler M., Rolfes R., Camanho P. P., “Modeling the inelastic deformation and fracture of polymer composites – Part I: Plasticity model”, Mechanics of Materials 59, 50-64 (2013)

Nagaraja S. G., Pletz M., Schuecker C., “Constitutive modeling of anisotropic plasticity with application to fiber-reinforced composites”, International Journal of Solids and Structures 180-181, 84-96 (2019)

Ward I. M., Mechanical properties of solid polymers, John Wiley and Sons (1983)

Goldberg R. K., Roberts G. D., Gilat A., “Incorporation of mean stress effects into the micromechanical analysis of the high strain rate response of polymer matrix composites”, Composites: Part B 34, 151-165 (2003)

Goldberg R. K., Roberts G. D., Gilat A., “Implementation of an associative flow rule including hydrostatic stress effects into the high strain rate deformation analysis of polymer matrix composites”, NASA Glenn Research Center (2003)

Goldberg R. K., Carney K. S., Bois P. D., Hoffarth C., Harrington J., Rajan S., Blankenhorn G., “Theoretical development of an orthotropic elasto-plastic generalized composite material model”, 13th International LS-DYNA Users Conference (2014)

Nagaraja S. G., Antretter T., Schuecker C., “On the effect of isotropic and anisotropic dissipative response functions with associated and nonassociated flow on the inelastic behavior of polymeric composites”, Mechanics of Advanced Materials and Structures 1-17 (2025)

Madrigal C., Navarro A., “Distancia en el espacio de tensiones y criterios de plastificación”, Anales de Mecánica de la Fractura 28-II, 571-576 (2011)

Gurtin M. E., An introduction to continuum mechanics, Academic Press, INC (1981)

Sokolnikoff I. S., Mathematical theory of elasticity, McGraw-Hill (1956)

Laux T., Gan K. W., Dulieu-Barton J. M., Thomsen O. T., “A simple nonlinear constitutive model based on non-associative plasticity for UD composites: Development and calibration using a Modified Arcan Fixture”, International Journal of Solids and Structures 162, 135-147 (2019)

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