Ecuaciones constitutivas de materiales termoviscoplásticos. Aplicación a un polímero de uso estructural

Resumen

Gran parte de los materiales presentan un comportamiento termoviscoplástico, existiendo numerosas aplicaciones en las que el estudio del efecto de la temperatura y de la velocidad de deformación es indispensable, justificando la necesidad de avanzar en su conocimiento y modelización. En esta Tesis Doctoral se presenta un modelo de plastificación para el estudio del comportamiento termoviscoplástico de polímeros, partiendo de otros recogidos en la literatura y considerando ecuaciones constitutivas adicionales. Se ha desarrollado un algoritmo consistente para integrar implícitamente las ecuaciones constitutivas del modelo, que recoge las características fundamentales del comportamiento de estos materiales, como es la influencia de la velocidad de deformación, de la temperatura y del estado tensional a través de tres invariantes del tensor de tensiones, así como las posibles diferencias de comportamiento entre tracción y compresión presentes en los polímeros. El algoritmo se ha implementado mediante una subrutina de usuario de un código comercial de Elementos Finitos. La verificación del modelo propuesto se ha realizado empleando un polímero de referencia (PMMA). Para ello, ha sido necesario realizar una campaña experimental que incluye ensayos de caracterización del material y diferentes ensayos que permiten estudiar la influencia de los distintos factores en su comportamiento. Concretamente, se han llevado a cabo ensayos de calibración de ciertos parámetros del modelo y, finalmente, ensayos de validación que permiten contrastar las predicciones numéricas con su correspondiente resultado experimental.