Caracterizacio mecanica de la espuma de titanio

MEMORIAS DEL XIX CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM
25 al 27 DE SEPTIEMBRE, 2013 PACHUCA, HIDALGO, MÉXICO

CARACTERIZACIÓN MECÁNICA DE ESPUMA DE TITANIO
(Ti-6Al-4V) MEDIANTE PAQUETERÍA DE ELEMENTO FINITO
Reyes Ruiz Carlos A., Ramírez Díaz Edgar I., Ruiz Cervantes Osvaldo, Ortiz Prado Armando, Figueroa Vargas
Ignacio A.
Unidad de Investigación y Asistencia Técnica en Materiales, Facultad deIngeniería, Universidad Nacional Autónoma de
México, Circuito exterior, Ciudad Universitaria, Delegación Coyoacán, C. P. 04510, México, D. F.
c.reyesruiz@gmail.com, edgarisaac10@yahoo.com.mx, orcervantes@hotmail.com, armandoo@unam.mx,
iafigueroa@unam.mx

RESUMEN
El presente trabajo tiene como objetivo la
caracterización mecánica de una espuma de
titanio a través la obtención del módulo deelasticidad y esfuerzo de cedencia, mediante
paquetería de elemento finito (EF). Dado que se
cuenta con los valores experimentales, se realiza
una variación de parámetros en el modelo que
permitan
correlacionar
los
valores
experimentales con los resultados generados del
modelo y su discretización. Los parámetros
considerados fueron la sección transversal de las
vigas y el número de elementos en elmallado.
Se definieron aquellos valores que entregan
menores errores porcentuales y se compararon
con modelos analíticos propuestos en la
literatura, para los cuales se proponen
constantes que mejoran los resultados calculados
con éstos.
Finalmente, se realizó la variación de la sección
transversal de los elementos viga para analizar el
comportamiento del material, lo cual permitirá
optimizar lasesponjas metálicas de acuerdo a los
requerimientos de la aplicación.

Finally, cross-section was changed in order to
analyze the properties behavior, which allowed
the metallic foam optimization according to
specific requirements.
Keywords: Cellular solids, Metallic foams,
Cellular materials finite element modeling.
INTRODUCCIÓN
Dadas las excelentes características de
biocompatibilidad, propiedadesmecánicas, baja
densidad, resistencia a la corrosión, así como
propiedades de oseointegración, la aleación Ti6Al-4V sobresale de entre las más populares para
ser usada en la fabricación de implantes médicos;
sin embargo la implementación de dicha aleación
como una pieza sólida aún genera problemas de
sujeción a largo plazo debido a la diferencia de
rigidez entre el implante y el tejido óseo [1-5]. Eldesarrollo de nuevos procesos de conformado
permite la generación de piezas complejas con las
cuales se pueden explotar plenamente las
propiedades de un material determinado.

Palabras clave: Sólidos celulares, esponja
metálica, MEF de materiales celulares, MEF de
esponjas metálicas.
ABSTRACT
The objective of the current work is to obtain a
mechanical characterization of a cellular solid,
obtainingYoung modulus and yield stress,
through finite element software. Since
experimental values were available for this work,
a variation of parameters was done in order to
match modeled and experimental behavior, with
Young modulus having a main importance.
Beams cross-section and meshing number of
elements were the parameters considered.
Values with a lower error were defined and were
compared withanalytical models proposed in
literature, for those, new constants were
presented to improve analytical results.

ISBN 978-607-95309-9-0

Figura 1 Esquema del sistema EBM. Generación
del rayo de electrones (1); lentes de enfoque (2);
bobinas de deflexión (3); contenedores de
material (4); rastrillo (5); pieza (6); mesa
deslizable (7) [1].

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25 al 27 DE SEPTIEMBRE, 2013 PACHUCA, HIDALGO, MÉXICO

El material modelado en el presente trabajo se
elabora a través de un proceso llamado fusión por
haz de electrones (EBM por sus siglas en inglés)
mostrado en la Figura 1. Esta técnica permite la
generación de arreglos periódicos o aleatorios
diseñados en computadora, lo cual brinda una
amplia...