Un Modelo Termomecánico para Problemas de Solidificación de Metales

Abstract

Se presenta en este trabajo un modelo termomecánico acoplado para simular problemas de solidificación de metales. El modelo está formulado desde un punto de vista fenomenológico a través de la teoría de la termoelastoplasticidad isótropa. Se tienen en cuenta los efectos de cambio de fase generalizado que experimenta el material durante su evolución de estado líquido a sólido. Con esta finalidad, se definen una función de cambio de fase, ecuaciones de evolución de las variables plásticas y una ley constitutiva dependiente de la temperatura. Se condideran, además, los términos de acoplamiento tanto en el dominio del continuo como en su contorno.
Se estudia el comportamiento de este modelo en el análisis de un ensayo experimental de solidificación de una probeta cilíndrica de aluminio. En este problema se tienen en cuenta efectos de cambio de fase, propiedades del material dependientes de la temperatura y fenómenos de contacto termomecánico entre la piesa y el molde que la contiene. Por último, se comparan los resultados numéricos con las medidas obtenidas en laboratorio.