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Colección SciELO Chile

Análisis Experimental y Numérico de la Trayectoria de Propagación de Fisuras por Fatiga Utilizando XFEM

Indexado

Scopus	SCOPUS_ID:85056716373
SciELO	S0718-07642018000500019

DOI

Año

2018

Tipo

artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras

Abstract

Resumen En este trabajo se presentan los resultados experimentales de la trayectoria de propagación de fisuras por fatiga en cinco probetas de acero de alta resistencia. Fue necesario definir la geometría de las probetas e implementar un procedimiento para realizar los ensayos, ya que no existen normas para la evaluación de la trayectoria de propagación de fisuras por fatiga. La simulación numérica se desarrolló en el entorno del software ANSYS MECHANICAL APDL, utilizando tecnología XFEM. Se implementaron tres criterios para determinar la dirección de propagación: el criterio de la Máxima Tensión Tangencial (MTS), el criterio de la Máxima Tasa de Liberación de Energía (MERR) y el criterio de la Mínima Densidad de Energía de Deformación (SED). Los tres criterios implementados arrojan resultados prácticamente idénticos, alcanzando un coeficiente de determinación R2 igual a 0.997, respecto a los resultados experimentales, indicando con ello que hay una fuerte correspondencia entre los resultados experimentales y numéricos.

Revista

Revista	ISSN
Información Tecnológica	0718-0764

Disciplinas de Investigación

WOS
Engineering, Multidisciplinary

Scopus
Computer Science Applications
Industrial And Manufacturing Engineering
Food Science
Strategy And Management
Energy (All)
Geotechnical Engineering And Engineering Geology

SciELO
Engineering

Muestra la distribución de disciplinas para esta publicación.

Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional

Muestra la distribución de colaboración, tanto nacional como extranjera, generada en esta publicación.

Autores - Afiliación

Ord.	Autor	Género	Institución - País
	Berrios, David R.	Hombre	Pontificia Universidad Católica del Perú - Perú
	Franco, Rosendo	Hombre	Pontificia Universidad Católica del Perú - Perú

Muestra la afiliación y género (detectado) para los co-autores de la publicación.

Financiamiento

Fuente
Institute of Infection and Immunity
FEM

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos

Agradecimiento
En los últimos años muchos investigadores han puesto su atención en el estudio del crecimiento de fisuras por fatiga. Palma et al. (2010), usaron conceptos de la mecánica de la fractura y la mecánica del daño continuo, en la simulación numérica de fisuras en materiales degradados por efecto de la fragilización por hidrogeno. Mróz (2010), realizó un estudio de los modelos de crecimiento de fisuras en condiciones de cargas en modo mixto. Así mismo, Richard et al. (2014), investigaron sobre las teorías, experimentos y simulaciones del crecimiento de fisuras sometidas a modos de carga combinada. Estos autores describen varios criterios para predecir la dirección de propagación de la fisura, tres de los cuales se utilizan en el presente trabajo y se detallan más adelante. Por otra parte, Andrade et al. (2015), estudiaron los diferentes modelos de crecimiento de fisuras por fatiga, con énfasis en la ley de Paris para la evaluación de la velocidad del crecimiento de fisuras en la etapa de crecimiento estable. Otros estudios presentan la simulación del efecto de plastificación en la propagación de fisuras por fatiga en modo mixto, en probetas CT con la ayuda de un taladro desviador (Ferreño et al., 2006). Ellos evaluaron la trayectoria de propagación de la fisura utilizando criterios tradicionales para predecir la dirección de propagación. Ayatollahi et al. (2015), realizaron un estudio experimental y numérico de la influencia del taladro desviador en la propagación de fisuras, usaron la ecuación de Nasgro para el crecimiento y el criterio de la máxima tensión tangencial para la determinación de la carga equivalente para modos de carga mixto I+II. Estos autores comprobaron un retardo del crecimiento de fisuras en probetas CT de Aluminio. Martins et al. (2016), evaluaron experimental y numéricamente el crecimiento de fisuras por fatiga para dos tipos de aceros inoxidables austeníticos, el AISI 316L y un acero de alta resistencia al Cr-Mn. Los autores usaron métodos ópticos en la evaluación del crecimiento en probetas delgadas CT y el FEM para el cálculo de los factores de intensidad de tensiones en modos I y III. Shariati et al. (2016), realizaron un análisis experimental y numérico del crecimiento de fisuras por fatiga en recipientes a presión de paredes gruesas de material Ck45, evaluaron la trayectoria de propagación de fisuras semielípticas y aplicaronn la ley de Paris en la evaluación del crecimiento. En estos análisis usaron el método de los elementos de contorno tridimensionales para la simulación numérica. Silva et al. (2017), realizaron un estudio experimental para determinar los factores de intensidad de tensiones en un acero estructural, usaron probetas CT con un taladro desviador para producir modos de carga mixto. En este trabajo aplicaron la técnica de correlación digital de imágenes para la detección de trayectorias producidas por fatiga, usaron la ley de Paris y el criterio de Tanaka para evaluar el crecimiento en modos I+II.

Agradecimiento

En los últimos años muchos investigadores han puesto su atención en el estudio del crecimiento de fisuras por fatiga. Palma et al. (2010), usaron conceptos de la mecánica de la fractura y la mecánica del daño continuo, en la simulación numérica de fisuras en materiales degradados por efecto de la fragilización por hidrogeno. Mróz (2010), realizó un estudio de los modelos de crecimiento de fisuras en condiciones de cargas en modo mixto. Así mismo, Richard et al. (2014), investigaron sobre las teorías, experimentos y simulaciones del crecimiento de fisuras sometidas a modos de carga combinada. Estos autores describen varios criterios para predecir la dirección de propagación de la fisura, tres de los cuales se utilizan en el presente trabajo y se detallan más adelante. Por otra parte, Andrade et al. (2015), estudiaron los diferentes modelos de crecimiento de fisuras por fatiga, con énfasis en la ley de Paris para la evaluación de la velocidad del crecimiento de fisuras en la etapa de crecimiento estable. Otros estudios presentan la simulación del efecto de plastificación en la propagación de fisuras por fatiga en modo mixto, en probetas CT con la ayuda de un taladro desviador (Ferreño et al., 2006). Ellos evaluaron la trayectoria de propagación de la fisura utilizando criterios tradicionales para predecir la dirección de propagación. Ayatollahi et al. (2015), realizaron un estudio experimental y numérico de la influencia del taladro desviador en la propagación de fisuras, usaron la ecuación de Nasgro para el crecimiento y el criterio de la máxima tensión tangencial para la determinación de la carga equivalente para modos de carga mixto I+II. Estos autores comprobaron un retardo del crecimiento de fisuras en probetas CT de Aluminio. Martins et al. (2016), evaluaron experimental y numéricamente el crecimiento de fisuras por fatiga para dos tipos de aceros inoxidables austeníticos, el AISI 316L y un acero de alta resistencia al Cr-Mn. Los autores usaron métodos ópticos en la evaluación del crecimiento en probetas delgadas CT y el FEM para el cálculo de los factores de intensidad de tensiones en modos I y III. Shariati et al. (2016), realizaron un análisis experimental y numérico del crecimiento de fisuras por fatiga en recipientes a presión de paredes gruesas de material Ck45, evaluaron la trayectoria de propagación de fisuras semielípticas y aplicaronn la ley de Paris en la evaluación del crecimiento. En estos análisis usaron el método de los elementos de contorno tridimensionales para la simulación numérica. Silva et al. (2017), realizaron un estudio experimental para determinar los factores de intensidad de tensiones en un acero estructural, usaron probetas CT con un taladro desviador para producir modos de carga mixto. En este trabajo aplicaron la técnica de correlación digital de imágenes para la detección de trayectorias producidas por fatiga, usaron la ley de Paris y el criterio de Tanaka para evaluar el crecimiento en modos I+II.