Calibration of NASGRO equation for mixed-mode loading using experimental and numerical data

• David Reynaldo Berrios-Barcena ^[1] ; Rosendo Franco-Rodríguez ^[1] ; Francisco Aurelio Rumiche-Zapata ^[1]
  1. [1] Pontificia Universidad Católica del Perú

     Pontificia Universidad Católica del Perú

     Perú

     
• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 97, 2020, págs. 65-77
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Calibración de la ecuación NASGRO para modo mixto de carga utilizando datos experimentales y numéricos
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• Resumen
  • español

    Se presenta un procedimiento para calibrar la ecuación de NASGRO en un acero de alta resistencia bajo modo mixto de carga (I+II). La calibración consiste en obtener los parámetros del material conocidos como C, m, p y q. El procedimiento se basa en resultados experimentales y numéricos. Los ensayos experimentales se utilizaron para caracterizar el material y obtener datos del crecimiento de fisuras por fatiga. Para las pruebas de fatiga se utilizaron probetas tipo doble viga en voladizo con sección variable (TDCB), con diferentes valores de carga máxima y razón de carga. Mediante el análisis numérico se calcularon los factores de intensidad de tensiones, la dirección de propagación y las coordenadas de la trayectoria de la fisura. El análisis numérico se realizó usando XFEM y el criterio de la máxima tasa de liberación de energía. El modelo calibrado permite predecir el número de ciclos de carga con un valor RMS inferior al 5%, en comparación con los resultados experimentales.

  • English

    A procedure to calibrate the NASGRO equation in a high yield-strength steel under mixed-mode loading (I+II) is presented. The calibration consists in obtaining the material parameters known as C, m, p and q. The procedure is based on experimental and numerical results. The experimental tests were used to characterize the material and obtain fatigue crack growth data. For the fatigue tests, tapered double cantilever beam (TDCB) specimens with different maximum load and load ratio values were used. Through the numerical analysis, the stress intensity factors, the crack growth direction and the crack path coordinates were calculated. The numerical analysis was performed using XFEM and the maximum energy release rate criterion. The calibrated model allows predicting the number of load cycles with an RMS value of less than 5%, compared with the experimental results.