Análisis de la influencia de concentradores de esfuerzo en la propagación de grietas por fatiga.
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Date
2024-11-05
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
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.
Description
Keywords
Método dual de elementos de contorno, Crecimiento de grieta por fatiga, Factor de intensidad de esfuerzos, Integridad estructural, 316L