Desarrollo de un equipo mecánico didáctico con integración de modelos computacionales para el estudio de materiales mono y policristalinos

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Título :	Desarrollo de un equipo mecánico didáctico con integración de modelos computacionales para el estudio de materiales mono y policristalinos
Autor :	CORTES PEREZ, JACINTO
Fecha de publicación :	2018
Resumen :	En el presente proyecto proponemos el desarrollo de un equipo didáctico que permita observar in situ el comportamiento mecánico de materiales mono y policristalinos a nivel micro-estructural cuando estos son sometidos a fuerzas y diferentes arreglos de carga. Los arreglos propuestos son tensión, compresión y flexión. De manera paralela se desarrollaran algunos modelos computaciones para que se pueda realizar de manera automática en la computadora lo siguiente: Obtención de geometrías y áreas de granos, comparación de imágenes por grano antes y después de haber sido deformados, deformación teórica de granos y su comparación con resultados experimentales. Lo anterior con vísperas a tener un software que permita conjuntar algunos modelos teóricos desarrollados previamente para simular la formación de variantes de martensita en materiales con memoria de forma y aplicarlos, con sus respectivas modificaciones, al estudio comportamiento de materiales convencionales durante la cedencia en plasticidad. Para realizar lo anterior trabajaran de manera conjunta los participantes del proyecto en las áreas ingeniería Mecánica, Eléctrica, Computación e industrial. A continuación se da una breve descripción de los tópicos generales que se pretenden abordar una vez construido el equipo: I. Comportamiento micromecánico de materiales mono cristalinos - Criterios de cedencia - Influencia de orientación cristalina - Concentración de esfuerzos II. Comportamiento micromecánico de materiales policristalinos - Interacción intergranular - Influencia de la orientación cristalina - Compatibilidad de deformaciones
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6127
metadata.dc.contributor.responsible:	CORTES PEREZ, JACINTO
metadata.dc.coverage.temporal:	2018-2021
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.objective:	Para la realización del dispositivo propuesto se tienen los siguientes objetivos específicos: I. Diseñar, construir e instrumentar un equipo que permita realizar pruebas de tensión, compresión y flexión a diferentes tamaños de muestras. II. Diseñar el sistema de adquisición de micrografías para cada arreglo de carga. III. Desarrollar los modelos computacionales para observar los resultados en una computadora convencional.
metadata.dc.description.hypothesis:	El equipo didáctico desarrollado será capaz de realizar y mostrar de manera interactiva lo siguiente: - Someter muestras policristalinas de diferentes tamaños a diferentes arreglos de carga, de manera independiente y combinada, tales como: Tensión compresión y flexión. - Observar el comportamiento micromecanico in-sutu de la muestra en cada arreglo de carga en diferentes posiciones. - Obtener a través de modelos computacionales características micro-estructurales tales como: geometrías y áreas de granos, comparación de imágenes antes y después de haber sido deformados, campos de desplazamiento y comparación de resultados teóricos con experimentales.
metadata.dc.description.strategies:	El equipo se desarrollara considerando lo siguiente: I. Diseñar, construir e instrumentar un equipo que permita realizar pruebas de tensión, compresión y flexión a diferentes tamaños de muestras. Este equipo será construido sobre una mesa de posicionamiento con una prensa de carga que permitirá aplicar las cargas necesarias en el equipo. Es importante mencionar que a las muestras estudiadas se les debe de medir la orientación cristalina a través de la técnica de Electron Backscatter Diffraction (EBSD). II. Diseñar el sistema de adquisición de micrografías para cada arreglo de carga. La adecuada observación de las regiones consideradas son de suma importancia por lo que se acoplara una cámara y/o microscopio que permita colocarse en diversas posiciones de acuerdo a cada arreglo de carga. III. Desarrollar los modelos computacionales para observar los resultados en una computadora convencional. Se desarrollaran modelos computacionales en base a micrografías, modelos teóricos y simulaciones en programas como Mathematica y Matlab previamente obtenidos y/o desarrollados. Adisionalmente se utilizaran algoritmos tales como: Canny,Sobel,Roberts, etc. El objetivo principal del proyecto es que los estudiantes de la FES Aragón cuenten con un equipo didactico que les proporcione conocimientos avanzados en micromecanica tales como: I. Comportamiento micromecánico de materiales mono cristalinos - Criterios de cedencia - Efectos de la orientación cristalina - Concentración de esfuerzos II. Comportamiento micromecánico de materiales policristalinos - Interacción intergranular - Efectos de la orientación cristalina - Compatibilidad de deformaciones
metadata.dc.description.goals:	Hasta el momento las metas logradas durante el proyecto son las siguientes: a) Diseño de equipo didáctico. Se concluyó con el diseño del equipo mecánico para la realización de pruebas no destructivas en arreglos de tensión, compresión y flexión. Este equipo puede ser usado para caracterizar diferentes materiales; sin embargo, el diseño final contempla la observación de estas pruebas in situ a través de un sistema de observación que permite tomar micrografías y realizar un análisis de los resultados por medio de algunos modelos computacionales desarrollados en este proyecto. Por lo tanto, el equipo diseñado es un acoplamiento de las siguientes partes: • Sistema de aplicación de la fuerza y arreglos mecánicos • Sistema de observación • Modelos computacionales b) Fabricación, adquisición y acoplamiento de todos los sistemas del equipo didáctico • Sistema de aplicación de fuerza y arreglos mecánicos A pesar de las dificultades por la actual pandemia se fabricó este sistema y se encuentra ya en la facultad. Este consta de: 1. Estructura (Marco) 2. Sistema de aplicación de potencia y carga 3. Sistema de movimiento y desplazamiento 4. Equipo adicional para arreglos de flexión Este sistema se encuentra actualmente acoplado y fue realizado por el proveedor que fabricó el diseño propuesto. • Sistema de observación Todos los elementos para el sistema de observación se han adquirido. Este sistema consta de: 1. Sistema de obtención de micrografías 2. Plataforma de posicionamiento 3. Sistema de iluminación Dado el riesgo y la delicadeza de estos sistemas el acoplamiento de ellos se realizará en cuanto sea permitido regresar al laboratorio. c) Documentos de apoyo para prácticas de laboratorio Los documentos generados para esta parte se pueden dividir en lo siguiente: • Documentación teórica sobre el tratamiento previo de las probetas usadas en las prácticas de laboratorio. Debido a que los resultados que se analizan con los modelos computacionales desarrollados en el proyecto dependen de la medición de orientaciones cristalinas se han generado documentos como: 1. Manual de procedimientos para la medición de orientaciones cristalinas por la técnica de EBSD. 2. Manual de procedimientos para la medición de dureza. • Manuales Se desarrollaron manuales para la realización de diferentes pruebas en el equipo y el análisis de resultados: 1. Manual general de uso del equipo Este manual contiene el uso general y consideraciones que se deben tener para cualquier prueba que se quiera realizar. En el se explican todos los arreglos posibles que el alumno ocupara para la realización de prácticas de laboratorio (Pruebas de tensión y compresión y flexión en diferentes arreglos) Para apoyo en este mismo manual se realizaron diversos Anexos de apoyo para la compresión de los conceptos usados en las prácticas de laboratorio. 2. Prácticas de laboratorio Se realizaron diversas prácticas que realizaran los alumnos para la obtención de fronteras de grano.
metadata.dc.description.selfAssessment:	Consideramos que los avances obtenidos durante todo el proyecto son satisfactorios, ya que se han cumplido en su mayoría las metas propuestas e incluso se han obtenido resultados adicionales a los comprometidos. Debido a la situación actual de la pandemia ha sido difícil el acoplamiento final de todos los sistemas con los que cuenta el equipo didáctico desarrollado. Esto se debe principalmente a que aún no es permitido el ingreso al laboratorio donde se ubicará. Sin embargo, como se menciona en la parte de metas logradas la mayoría de los sistemas han sido adquiridos o ensamblados por separado. Por tal razón es completamente viable que el ensamble final y las pruebas al prototipo se realicen de manera satisfactoria en cuanto sea permitido realizar estas actividades. Una vez realizado lo anterior se cumplirán las metas y objetivos planteados inicialmente. Finalmente en los documentos probatorios se han agregado los comprobantes de todos los productos desarrollados durante los 3 años del proyecto.
metadata.dc.description.goalsAchieved:	Primer año - Diseño de sistema de movimiento para dispositivo de aplicación de carga: Tensión, Flexión, compresión. - Desarrollo de modelos computacionales en base a resultados previos. - Comparación de modelos computacionales con resultados previos. - Fabricación de materiales mono y policristalinos para su estudio. Segundo año - Instrumentación de equipo para pruebas de mecánicas previamente diseñado. - Pruebas en dispositivo aplicador de carga. - Diseño de sistema de posicionamiento de microscopio o cámara. - Desarrollo de modelos computacionales en base a resultados preliminares. - Comparación de modelos computacionales con resultados preliminares. Tercer año - Acoplamiento de todos los sistemas de equipo didáctico: Sistema de aplicación de carga y diferentes arreglos mecánicos, sistema de obtención de imágenes y modelos computacionales. - Pruebas al prototipo y todos sus sistemas. - Realización de manuales y practicas de laboratorio.
metadata.dcterms.provenance:	Facultad de Estudios Superiores (FES) Aragón
metadata.dc.subject.DGAPA:	Ingenierías
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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