Estudio numérico tridimensional de la influencia de la carga en la evolución del CTOD plástico en probetas CT sometidas a cargas cíclicas

• J. López-Sierra ^[1] ; J. Sandino-Egea ^[1] ; A. Camacho-Reyes ^[1] ; J. Garcia-Manrique ^[1] ; D. Camas ^[1]
  1. [1] Universidad de Málaga

     Universidad de Málaga

     Málaga, España

     
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 11, 2026, págs. 177-182
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    En este trabajo se presenta un estudio numérico tridimensional sobre la influencia de la carga aplicada en la evolución del desplazamiento de apertura del vértice de la grieta plástico (CTODp) a lo largo del espesor en probetas Compact Tension (CT) sometidas a cargas cíclicas. Se analiza cómo el estado tensional generado por distintos niveles de carga afecta al desarrollo de la zona plástica, al cierre de grieta inducido por plasticidad y a la distribución del CTOD plástico desde la superficie hasta el plano medio de la probeta. Para ello, se ha desarrollado un modelo tridimensional basado en el método de los elementos finitos, implementado en ANSYS Mechanical APDL, que reproduce condiciones representativas del crecimiento de grieta por fatiga e incluye la simulación explícita del contacto entre los flancos de la grieta. El estudio se realiza para un espesor constante de 12mm, variando únicamente los niveles de carga aplicados, lo que permite aislar la influencia de otros factores geométricos en la respuesta del CTODp. Los resultados muestran una distribución no uniforme del CTODp a lo largo del espesor, altamente dependiente del nivel de carga, lo que pone de manifiesto la relevancia del análisis tridimensional para una correcta caracterización del comportamiento a fatiga.

  • English

    This work presents a three-dimensional numerical study on the influence of the applied load on the evolution of the plastic crack tip opening displacement (CTODp) through the thickness of Compact Tension (CT) specimens subjected to cyclic loading. The analysis examines how the stress state generated by different load levels affects the development of the plastic zone, plasticity-induced crack closure, and the distribution of plastic CTOD from the specimen surface to the midplane. A three-dimensional finite element model was developed in ANSYS Mechanical APDL to reproduce representative fatigue crack growth conditions. The model includes explicit simulation of contact between crack flanks, enabling accurate assessment of crack closure effects. The study is conducted for a constant specimen thickness of 12mm, varying only the applied load levels. This approach isolates the influence of load magnitude from other geometric factors on the CTODp response. The results show a non-uniform distribution of CTODp along the thickness, strongly dependent on the applied load level. These findings highlight the importance of three-dimensional analysis for reliable characterisation of fatigue behaviour in cracked components.