@mastersthesis{10902/14506,
year = {2018},
month = {2},
url = {http://hdl.handle.net/10902/14506},
abstract = {ABSTRACT: The Small Punch (SP) test is an assay that promotes the mechanical characterizationof materials with a minimum requirement of material to test. This virtue makes it highly employable and it is currently used by industries such as aeronautics and nuclear. In the field of evaluation of in-service components, the SP test is shown to be advantageous with respect to conventional or traditional mechanical characterization tests, and in the case of the seconds, the amount of material required makes the test prohibitive, due to the affection that is caused to the component at the time of subtracting the necessary material. In the case of evaluating a component that has already failed, it allows a mechanical characterization during the expert work, which in many cases due to the nature of the failure, would be impossible because of the unavailability of sufficient material.
Given the potential of this test, it is not strange in recent years to have carried out studies on the mechanical characterization of materials subjected to high temperatures, low temperatures and hydrogen embrittlement. This push has led to the drafting of regulations at the European level of this test.
In view of what has just been expressed and what is collected in the first chapter of this work, it has been considered convenient to analyze the influence of various factors in the Small Punch test. The present work has focused on obtaining the yield stress of two light alloys, four structural steels (two of them of high strength) and another alloy.
One of the objectives of the present is the analysis and comparison of the methodology used in obtaining the yield stress. Among the classical methods proposed are the so-called tangent lines and the Offset method. In the drafting of the regulations, two variants of the method of tangent lines are contemplated. However, it has been considered convenient to also analyze the Offset method, on the Force - Displacement (v) and Force - Deflection (u) curves. For the correct analysis, the implementation and calculation phase necessary for each method and the differences appreciated according to the behavior developed by each material have been taken into account. Finally, an alternative and complementary method has been proposed to find the elastic limit through the curve Strength - (v-u).
It has been possible to conclude that the standardization of the bilinear and trilinear methods, through the simple but functional mathematical support, makes them more robust in comparison with the Offset method, since the drawing of the straight lines parallel to the first section of the curve leaves place to the uncertainty that comes with making the layout in a manual way. Both the bilinear and trilineal methods give satisfactory results for all the materials analyzed, accentuating in the case of materials with ductile behavior. The trilinear method shows a faster convergence than the bilinear method.
As far as the Force - (v-u) analysis is concerned, results have been obtained that support in general terms the hypothesis that (v-u) is closely related to the thickness of the specimen for the initial stretch and this in turn with a behavior linear of the material. Statistics derived from both linear and potential adjustments for this method demonstrate this relationship.
The proposed methodology to mechanize the process of finding the characteristic point of the curve, in view of the results is good, but it is still an approximation, since starting from a predefined fixed point of (v-u), the search for the end of the first linear or quasilinear stretch.
However, significant results are obtained as is reflected in the graphs of elastic limits faced.},
abstract = {RESUMEN: El ensayo Small Punch (SP) es un ensayo que propicia la caracterización mecánica de materiales con un requerimiento mínimo de material para ensayar. Esta virtud hace que sea altamente empleable y empleado en la actualidad por industrias como la aeronáutica y nuclear. En el campo de evaluación de componentes que se encuentran en servicio, el ensayo SP se muestra ventajoso respecto a los ensayos convencionales o tradicionales de caracterización mecánica, ya en el caso de estos segundos, la cantidad de material requerida en general, hace prohibitivo el ensayo por la afección que se le ocasiona al componente a la hora de sustraerle el material necesario. En el caso de evaluar un componente que ya ha fallado, posibilita durante el trabajo pericial una caracterización mecánica, que en muchos casos por la índole del fallo, sería imposible por la indisponibilidad de material suficiente.
Dado el potencial que demuestra este ensayo no es extraño en los últimos años se hayan desarrollado estudios de caracterización mecánica de materiales sometidos a altas temperaturas, bajas temperaturas y fragilización por hidrógeno. Este empuje ha hecho que en la actualidad se esté redactando una normativa a nivel europeo propia de este ensayo.
En vista de lo acabado de expresar y lo recogido en el primer capítulo del presente trabajo, se ha creído conveniente analizar la influencia de diversos factores en el ensayo Small Punch. El presente trabajo se ha centrado en la obtención del límite elástico de dos aleaciones de aluminio, una de magnesio y cuatro aceros estructurales (dos de ellos de alta resistencia).
Como objetivos del presente trabajo se ha planteado analizar y comparar factores como es la elección de la metodología empleada en la obtención del límite elástico, y la implicación que guarda con comportamiento mecánico, el proceso de implementación del cálculo y análisis comparativo entre métodos y el análisis de una curva alternativa en la obtención del límite elástico.
En lo relativo a los métodos clásicos propuestos en la bibliografía se encuentran los denominados método Offset y método de las dos tangentes. En la redacción de la normativa se contemplan dos variantes del método de las dos tangentes. No obstante, se ha creído conveniente analizar también el método Offset, para las curvas Fuerza – Desplazamiento (v) y Fuerza – Deflexión (u). Para el correcto análisis se ha tenido en cuenta la fase de implementación y cálculo necesario para cada método y las diferencias apreciadas en función del comportamiento desarrollado por cada material. Por último, se ha propuesto un método alternativo y complementario para hallar el límite elástico a través de la curva Fuerza – (v-u), exponiéndose dos procesos de obtención de los puntos característicos y sus correspondientes ajustes.
Se ha podido concluir con que la estandarización de los métodos bilineal y trilineal, a través del sustento matemático simple pero funcional, los hacen más robustos en comparación con el Offset, ya que el trazado de las rectas paralelas al primer tramo de la curva deja lugar a incertidumbre que trae realizar el trazado de modo manual. Entre los métodos bilineal y trilineal, ambos dan resultados satisfactorios para todos los materiales analizados, acentuándose la bondad de los resultados, en el caso de los materiales con comportamiento dúctil. El método trilineal muestra una convergencia más rápida que el método bilineal.
En lo que al análisis Fuerza – (v-u) se refiere, se han obtenido resultados que respaldan en términos generales la hipótesis de que (v-u) se relaciona estrechamente con el espesor de la probeta para el tramo inicial y éste a su vez con un comportamiento lineal del material. Los estadísticos derivados de los ajustes tanto lineal como potencial para este método demuestran esta relación.
La metodología propuesta para mecanizar el proceso de hallar el punto característico de la curva, a la vista de los resultados es buena, pero no deja de ser una aproximación, ya que al partir de un punto fijo predefinido de (v-u), se desvirtúa la búsqueda del final del primer tramo lineal o cuasilineal. No obstante, se obtienen resultados significativos como queda reflejado en las gráficas de límites elásticos enfrentados.},
title = {Influencia de diversos factores en el ensayo Small Punch},
author = {Gomara Gil, Eli},
}