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

Baquero Ardila, María Juliana

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

dc.contributor.advisor	Mantilla Villalobos, Jairo Andrés
dc.contributor.advisor	Pertúz Comas, Alberto David
dc.contributor.author	Baquero Ardila, María Juliana
dc.contributor.evaluator	González Estrada, Octavio Andrés
dc.contributor.evaluator	Del Jesús Martinez, Manuel
dc.date.accessioned	2024-11-05T23:33:17Z
dc.date.available	2024-11-05T23:33:17Z
dc.date.created	2024-11-05
dc.date.issued	2024-11-05
dc.description.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.
dc.description.abstractenglish	This work proposes the analysis of the influence of stress concentrators on the crack propagation path and the lifespan of holed, pre-notched plates made of AISI 316L through experimental tests and computational simulation. The experimental tests were conducted on 24 specimens, ensuring that the laminating direction was parallel to the axis of the applied load. The specimens were sized based on ASTM E399 standards for three-point bending, testing seven geometries. The baseline geometry, with a centrally located crack, was used to characterize the crack growth rate in the material. Conversely, the remaining specimens were designed with an offset crack to achieve a mixed-mode fracture. For the offset crack tests, various holes were incorporated, with their location and dimensions defined through computational simulation using the dual boundary element method, which was also used to contrast all the obtained experimental results. The experimental runs utilized the MTS Bionix universal testing machine, capturing photographs of the propagation area for each test while gradually reducing the fatigue wave frequency from 40 Hz to 5 Hz. Subsequently, crack size was determined using digital image correlation to obtain the crack size behavior against the number of cycles and the propagation trajectory. It was observed how the presence of a hole influences the curvature of the crack, causing it to deviate or collapse directly towards it, as KII increases when the trajectory is influenced by the hole, contrasting with a decrease in KI. Furthermore, it was demonstrated that the strategic placement of a hole prevents premature crack collapse and significantly extends the lifespan of a component.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero Mecánico
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/44483
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.program	Ingeniería Mecánica
dc.publisher.school	Escuela de Ingeniería Mecánica
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Método dual de elementos de contorno
dc.subject	Crecimiento de grieta por fatiga
dc.subject	Factor de intensidad de esfuerzos
dc.subject	Integridad estructural
dc.subject	316L
dc.subject.keyword	Fatigue Crack Growth
dc.subject.keyword	Dual Boundary Element Method
dc.subject.keyword	Stress Intensity Factor
dc.subject.keyword	Structural Integrity
dc.subject.keyword	316L
dc.title	Análisis de la influencia de concentradores de esfuerzo en la propagación de grietas por fatiga.
dc.title.english	Analysis of the Influence of Stress Concentrators on Fatigue Crack Propagation.
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado