Fractura a altas velocidades de deformación de probetas entalladas de poliamida 12 fabricadas por sinterizado láser selectivo

Abstract

En esta tesis doctoral se ha utilizado la metodología propia de la Teoría de las Distancias Críticas, TDC, para estudiar la rotura a altas velocidades de carga de probetas entalladas de poliamida 12 fabricadas por Sinterizado Selectivo por Láser, SLS. La principal motivación de este trabajo ha sido desarrollar criterios que tengan en cuenta la influencia de la rapidez del ensayo en los parámetros de la TDC, distancia crítica y tensión característica. Con el material objeto de estudio se han fabricado y ensayado probetas de tracción, probetas entalladas con diferentes radios de entalla y probetas fisuradas que han proporcionado datos sobre la curva tensión-deformación y la tenacidad de fractura a diferentes velocidades de deformación. La memoria está dividida en cinco capítulos. En el primer capítulo se describen el origen y la motivación de los criterios de diseño frente a rotura de piezas entalladas de material polimérico, aplicándolos al caso de las probetas procesadas mediante técnicas de fabricación aditiva, especialmente a altas velocidades de deformación. Asimismo, se realiza un resumen del estado del arte relativo a los materiales empleados, a las técnicas de fabricación aditiva, a los modelos de determinación de la tenacidad de fractura a partir de probetas entalladas y, por último, a las principales técnicas de ensayo a altas velocidades de deformación. En el segundo capítulo se describen los objetivos que se han planteado en esta tesis doctoral. El tercer capítulo presenta en detalle la metodología utilizada en este trabajo. Se describen el material y el modo de fabricación de las probetas, así como, las geometrías utilizadas; las técnicas experimentales empleadas en la caracterización térmica y microestructural de las muestras analizadas; y la descripción de los detalles experimentales de la caracterización mecánica y en fractura. Con el objeto de determinar el estado tensional en las muestras, en cada instante de tiempo, también se realizaron simulaciones por elementos finitos, empleando software de cálculo, tanto implícito como explícito, y en este capítulo se recoge su descripción. El cuarto capítulo presenta los principales resultados obtenidos en la experimentación y caracterización realizada en este trabajo y los cálculos efectuados empleando el método de la TDC, así como los resultados de las simulaciones numéricas que se utilizan para determinar los valores de tenacidad de fractura de la poliamida 12, a partir de ensayos sobre probetas entalladas. Por último, el trabajo termina con un capítulo donde se exponen las conclusiones más relevantes y las posibles líneas futuras de investigación.