Influencia de diferentes parámetros en la propagación de grietas a fatiga considerando efectos en punta de grieta

• G. Calvín ^[1] ; M. Escalero ^[1] ; M. Muñiz-Calvente ; H. Zabala ^[1]
  1. [1] Ikerlan Technology Research Center, Basque Research and Technology Alliance (BRTA)
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 5, 2023, págs. 103-108
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    Una predicción de crecimiento de grieta a fatiga (PCGF) fiable es resultado de una óptima caracterización del material y un uso adecuado de los modelos de elementos finitos (MEF) o expresiones analíticas disponibles en literatura. En la práctica, se asumen hipótesis bidimensionales y no se consideran correctamente fenómenos locales como el cierre de grieta inducido por plasticidad (PICC) que influencian sustancialmente el crecimiento de la grieta. Por eso, el objetivo del trabajo es desarrollar modelos avanzados tridimensionales que consideren el efecto del PICC para PCGF. Para ello, se utilizan probetas normalizadas fabricadas en acero estructural S275 ampliamente utilizado en la industria. La metodología seguida está basada en la realización de ensayos experimentales para caracterizar el material y analizar el comportamiento y geometría real de la grieta, y simulaciones numéricas mediante MEF elasto-plásticos que reproduzcan fielmente el CGF. En este trabajo se encontraron incongruencias en la caracterización experimental estándar de las curvas de propagación de un material y se propuso un método para corregirlas; se desarrollaron MEF reducibles a ecuaciones analíticas que consideran el PICC, y se elaboró una metodología para cuantificar el PICC numérico para cualquier ratio de tensión.

  • English

    A reliable fatigue crack growth prediction (FCGP) results from an optimal material characterisation and proper use of finite element models (FEM) or analytical expressions available in the literature. In practice, two-dimensional assumptions are assumed, and local phenomena such as plasticity-induced crack closure (PICC) that significantly influence crack growth are not properly considered. Therefore, the work aims to develop advanced three-dimensional models that consider the effect of PICC on FCGP. For this purpose, standardised specimens made of S275 structural steel widely used in the industry are used. The methodology followed is based on experimental tests to characterise the material and analyse the real crack behaviour and geometry, and numerical simulations using elastic-plastic FEMs that accurately reproduce the FCG. The main results of this work showed incongruities in the standard experimental characterisation of the material propagation curves, and a method to correct them was proposed; FEMs reducible to analytical equations that consider the PICC were implemented, and a methodology to quantify the numerical PICC for any stress ratio was developed.