Simulación numérica de procesos de compactación de pubimateriales

Abstract

En esta tesis se presenta un modelo numérico para simular la fase de compactación de pulvimateriales y su implementación en ordenadores de cálculo paralelo, con el ánimo de facilitar y mejorar el diseño de los procesos de fabricación por compactación de polvos metálicos. El estudio se inicia llevando a cabo una breve descripción fenomenologica del proceso de compactación, se estudian las principales propiedades y métodos de producción del material en polvo y su efecto sobre las propiedades finales del compacto, se analizan cada una de las operaciones que intervienen en el proceso y se estudian las modificaciones de las propiedades físicas a medida que avanza la compactación. El estudio continua con una breve descripción del estado del arte de los modelos constitutivos empleados hasta ahora y las diferentes técnicas numéricas propuestas para la solución del sistema de ecuaciones asociado a la modelizacion.<br/><br/>En el núcleo de la tesis se presenta la formulación matemática del modelo numérico. Se describen las variables básicas y su interpretación física, se formulan las ecuaciones básicas necesarias para la simulación numérica: ecuaciones cinemáticas, ecuación constitutiva, función de fluencia, reglas de flujo y disipación. Se formula el algoritmo de integración de la ecuación constitutiva y el cálculo del tensor constitutivo tangente. Adicionalmente, se describen los modelos numéricos de contacto y de fricción, que permiten simular los efectos que producen las paredes tanto del molde como de los punzones, sobre el material en polvo y en general sobre las propiedades mecánicas finales del compacto.<br/><br/>El estudio del comportamiento del modelo numérico propuesto, se lleva a cabo mediante dos grupos de ejemplos.<br/><br/>En el primer grupo se calibra y compara el modelo frente a una campaña de resultados experimentales. El segundo grupo, muestra la utilidad que tiene la herramienta numérica en el diseño de piezas complejas.