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Díaz Portugal, Andrés
147
600
0000-0002-2344-1955
Cuesta Segura, Isidoro Iván
135
600
0000-0003-4088-9302
Alegre Calderón, Jesús Manuel
16
600
0000-0003-3629-2570
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2022-06
2792-4246
http://hdl.handle.net/10259/7523
Comunicación presentada en: 5th Iberian Conference on Structural Integrity que corresponde con el 38 Congreso del Grupo Español de Fractura GEF2022 celebrado en Coimbra, Portugal del 30 de marzo al 1 de abril de 2022
La Fabricación Aditiva permite la producción optimizada de geometrías complejas. Las propiedades de tracción entallada
de la aleación Ti-6Al-4V se estudian numéricamente en este trabajo considerando el método de Selective Laser Melting
(SLM) y diferentes condiciones de post-proceso. La formación de una capa frágil enriquecida con oxígeno o “alpha case”
también se reproduce aquí para atmósferas no inertes aprovechando esquemas numéricos para el agrietamiento asistido
por hidrógeno. La reducción local de la energía de fractura en función de la concentración de oxígeno se implementa en
un modelo de Phase Field para la nucleación y propagación de grietas. Se modelizan diferentes probetas de tracción
entallada en Comsol Multiphysics. El análisis es secuencial: la entrada y difusión de oxígeno se simulan para diferentes
temperaturas y tiempos de permanencia, reproduciendo procesos típicos de SLM y HIP y diferentes presiones parciales
de oxígeno. En un segundo paso, se simula el ensayo mecánico de tracción y se resuelve el problema de Phase Field
considerando una reducción lineal de la tenacidad a fractura en función de la concentración de oxígeno. Se evalúan los
efectos del valor de la longitud característica y del comportamiento plástico. Los resultados muestran que el marco
numérico actual, después de una necesaria calibración de parámetros, es capaz de predecir la influencia del post-proceso
termomecánico en la fractura de componentes entallados.
Additive Manufacturing enables cost-effective production of complex geometries. Notched tensile properties of Ti-6Al4V alloy are here numerically studied considering the Selective Laser Melting (SLM) method and different postprocessing conditions. The formation of an oxygen-enriched brittle layer or an “alpha case” in Ti-6Al-4V is also
reproduced for non-inert atmospheres. Exploiting other Finite Element frameworks for environmentally assisted cracking,
e.g. hydrogen embrittlement models, the local reduction of fracture energy as a function of oxygen concentration is
implemented in a Phase Field model for crack nucleation and propagation. Different notched tensile specimens are
modelled in Comsol Multiphysics. The analysis is sequential: oxygen uptake and diffusion are simulated for different
temperatures and dwell times, reproducing typical SLM and HIP processes and different partial pressures of oxygen. In
a second step, mechanical tensile testing is simulated, and the damage Phase Field scheme is solved considering a linear
reduction of fracture toughness as a function of oxygen concentration. The effects of the characteristic length value and
of plastic behaviour are evaluated. Results show that the present framework, after parameter calibration, is able to predict
the influence of thermomechanical post-processing on notch fracture.
The authors gratefully acknowledge financial support from the Junta of Castile and Leon through grant BU002-P20, co-financed by FEDER funds.
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eng
Sociedad Española de Integridad Estructural. Grupo Español de Fractura
Revista española de mecánica de la fractura. 2022, V. 3, p. 125-130
https://gef.es/images/revista/revista-espanola-mecanica-fractura-vol3-junio2022.pdf
info:eu-repo/grantAgreement/Junta de Castilla y León//BU-002-P20//Optimización de las técnicas de post-procesado para la mejora de propiedades mecánicas y de fatiga en componentes realizados mediante fabricación aditiva/
Fractura entallada
Fabricación aditiva
Ti-6Al-4V
Phase Field
Notched fracture
Additive manufacturing
Resistencia de materiales
Ingeniería civil
Strength of materials
Civil engineering
Modelling alpha case formation and embrittlement for Ti-6Al-4V produced by additive manufacturing and subjected to thermomechanical post-processing
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10259/7523
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Repositorio Institucional de la Universidad de Burgos
bubrep@ubu.es
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