Corrección de tensión media mediante el método Smith–Watson–Topper en análisis de fatiga espectral

• E. Martinez-Puente ^[1] ; D. Díaz-Salamanca ^[2] ; I. Llavori ^[1] ; M. Muñiz-Calvenete ^[2] ; M. Penalba ^{[1] [3]}
  1. [1] Universidad de Mondragón/Mondragon Unibertsitatea

     Universidad de Mondragón/Mondragon Unibertsitatea

     Mondragón, España

     
  2. [2] Universidad de Oviedo

     Universidad de Oviedo

     Oviedo, España

     
  3. [3] Ikerbasque, Fundación Vasca para la Ciencia

     Ikerbasque, Fundación Vasca para la Ciencia

     Bilbao, España

     

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• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 11, 2026, págs. 27-32
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    Las tensiones medias tienen un efecto determinante en la vida a fatiga de los materiales. Sin embargo, los métodos espectrales suelen asumir tensión media nula, ya que se originaron en el contexto del análisis de vibraciones. Esta suposición limita su aplicabilidad en estructuras sometidas a pretensión o cargas de servicio, en las que la tensión media es relevante. En la actualidad, la estrategia más habitual en el dominio de la frecuencia para introducir la tensión media se basa en la transformación de la densidad espectral de potencia, válida para formulaciones lineales como el criterio de Goodman. No obstante, este enfoque no es aplicable al modelo de Smith–Watson–Topper (SWT), debido a su carácter no lineal. En este trabajo se propone una formulación alternativa que integra la corrección SWT directamente en la ecuación general de daño espectral, sustituyendo la amplitud de tensiones por su equivalente corregida bajo la hipótesis de tensión media estacionaria. La metodología se valida mediante un espectro bimodal representativo de líneas de fondeo offshore, considerando distintos ratios de carga. Los resultados muestran que la formulación propuesta reproduce coherentemente la sensibilidad a la tensión media sin incrementar la dispersión respecto a la referencia temporal basada en conteo rainflow.

  • English

    Mean stresses have a decisive effect on the fatigue life of materials. However, spectral methods typically assume zero mean stress, as they originated in the context of vibration analysis. This assumption limits their applicability to structures subjected to pretension or service loads, where mean stress is significant. At present, the most common approach in the frequency domain to account for mean stress is based on a transformation of the power spectral density, which is valid for linear formulations such as the Goodman criterion. Nevertheless, this approach cannot be directly applied to the Smith–Watson–Topper (SWT) model due to its non-linear nature. In this work, an alternative formulation is proposed that integrates the SWT correction directly into the general spectral damage equation by replacing the stress amplitude with its corrected fully reversed equivalent under the assumption of stationary mean stress. The methodology is validated using a bimodal spectrum representative of offshore mooring lines, considering different load ratios. The results show that the proposed formulation consistently reproduces the sensitivity to mean stress without increasing the dispersion relative to the time-domain reference based on rainflow counting.