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Análisis de la influencia de concentradores de esfuerzo en la propagación de grietas por fatiga.

Resumen

Este trabajo propone el análisis de la influencia de concentradores de esfuerzo en la trayectoria de propagación de grieta y la vida útil en placas agujeradas, pre entalladas en AISI 316L mediante ensayos experimentales y simulación computacional. Los ensayos experimentales se realizaron para 24 probetas, cuya dirección de laminación se aseguró paralela al eje de la carga aplicada. Los especímenes fueron dimensionados con base en la norma ASTM E399 para flexión tres puntos, se ensayaron 7 geometrías, la geometría base con la grieta centrada, se utilizó para la caracterización de la tasa de crecimiento de grieta en el material, por otro lado, los especímenes restantes se diseñaron con la grieta desfasada del centro con el objetivo de tener modo mixto de fractura. Para los ensayos de grieta desfasada, se incorporaron diferentes agujeros, cuya localización y dimensiones se definieron a partir de simulación computacional por medio del método dual de elementos de contorno, mismo método con el cual se contrastan todos los resultados experimentales obtenidos. Para las corridas experimentales se utilizó la máquina universal de ensayos MTS Bionix y se capturaron para cada ensayo fotografías en la zona de propagación, disminuyendo periódicamente la frecuencia de la onda de fatiga de 40 Hz a 5 Hz. Determinando posteriormente el tamaño de grita por medio de correlación digital de imágenes para obtener los comportamientos de tamaño de grieta contra número de ciclos y la trayectoria de propagación. Observando como la presencia de un agujero influye en la curvatura de la grieta, haciendo que esta se desvíe o colapse directamente hacia él, debido a que KII aumenta cuando la trayectoria se ve influenciada por el agujero, en contraste con una disminución de KI. Además, se evidenció como la ubicación estratégica de un agujero, evita que la grieta colapse de manera prematura y aumenta considerablemente la vida útil de un componente.