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Ensayo de propagación de fisuras por fatiga

Ensayo de propagación de fisuras por fatiga. Objetivo (Cont.). Objetivo. Se trata de cargar cíclicamente una probeta entallada la que posee una prefisura por fatiga.

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Ensayo de propagación de fisuras por fatiga

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Presentation Transcript

  1. Ensayo de propagación de fisuras por fatiga

  2. Objetivo (Cont.)

  3. Objetivo • Se trata de cargar cíclicamente una probeta entallada la que posee una prefisura por fatiga. • Con los datos de la medida de la fisura observados por métodos visuales o equivalentes relacionados a los ciclos de fatiga, analizados numéricamente se establece la velocidad de crecimiento de la fisura expresada como una función de ΔK (Variación del factor de intensidad de tensiones). • En síntesis, se trata de determinar el da/dN en función del ΔK. (Segunda región de la curva de crecimiento de fisura por fatiga en donde se cumple la Ley de Paris).

  4. Paris-1960 aplico el principio de similitud K-ΔK y desde entonces tubo gran aceptación. • El crecimiento de una fisura esta dado entonces por: Kmax – Kmin = ΔK y además por Kmin/ Kmax =R • Luego: da/dN = f (ΔK , R) • El número de ciclos para propagar una fisura desde a0 hasta a será:

  5. Tipos de probeta • Los tipos de probeta recomendadas son: • Compacta C(T) • Tensión media M(T)

  6. Tipos de probeta (Cont.)

  7. Tipos de probeta (Cont.)

  8. Requisitos de ensayo Suponiendo que elegimos una probeta C(T) Si ΔP=cte K • Comportamiento lineal elástico durante el ensayo. • (W-a) ≥ W-a = b (ligamento remanente) • W/20 ≤ B ≤ W/4 Los requisitos para el espesor son amplios. • R = Pmin/Pmax ~ 0.1 para tener siempre una ligera precarga.

  9. Elementos de medición de fisura • Visual (lupa)

  10. Elementos de medición de fisura (Cont.) Por compliance (Rigidez del sistema), la variación de rigidez es proporcional a la extensión de fisura.

  11. Elementos de medición de fisura (Cont.) Caída de potencial eléctrico

  12. Restricciones del ensayo (Probetas CT) • El K max. Durante la prefisura no debe exceder e K max. Inicial de los obtenidos para el dato del ensayo. (para no tener un efecto de retardado de inicio de crecimiento por la plastificación de la punta de fisura). • Medir la distancia al frente y detrás del espécimen con una precisión de 0.1 mm o 0.02 W cualquiera sea la mayor. • Para probetas W > 127 mm medir longitud de fisuras hasta 0.25 mm de precisión. • Si a difiere de un lado a otro en más de 0.25 B la operación de prefisurado es inadecuada y el ensayo sería inválido para este método de ensayo.

  13. Restricciones del ensayo (Probetas CT) • Si cualquier punto en el ensayo se desvía más de +/- 20 º del plano de simetría por encima de una distancia de 0.1 W el dato es inválido. • Válido si el ángulo es ≤ 10 º • Reportar si el ángulo es > 10 º y ≤ 20º • Inválido si el ángulo es > 20 º para una distancia L ≥ 0.1 W

  14. Procedimiento Se considerará como ejemplo para este procedimiento lo siguiente: - Probeta del tipo C (T) - Ensayo a amplitud de carga constante ΔP = cte. Determinar:

  15. Procedimiento (Cont.) • Calcular la carga para tener un ΔK que voy a fijar (como ejemplo) en 18 MPa√m • La probeta C(T) se marca con divisiones de 0.25 mm y se debe contar los Nº de ciclos por cada punto de avance. Ej. B = 6.00 mm W = 51.00 mm a0 = 12 mm

  16. Procedimiento (Cont.) Para calcular ΔP a aplicar:

  17. Procedimiento (Cont.) Si a0 = 12 mm Entonces ai = 12.125 mm (promedio entre 12 y 12.25 mm) ΔP = P max. – P min. R = Pmin/Pmax = 0.1 Llenar tabla

  18. Procedimiento (Cont.) • Evaluación de datos • da/dN = C (ΔK)n m/ciclos MPa√m • Si está espaciado siempre 0.25 mm, entonces da = 2.5x10-4 m • Para los puntos que recabé del ensayo determino: • 1º dato para encontrar ley de Paris • 2º dato para encontrar ley de Paris ΔKI =

  19. Procedimiento (Cont.) • Terminado el ensayo, habiéndose recabado los puntos necesarios para trazar una recta de regresión confiable, se debe romper la probeta de tal manera que se pueda distinguir la forma del frente de avance de fisura. (previo teñido térmico) • Dado que dicho avance puede tener forma de punta de flecha, se debe tomar el promedio de la distancia de los tres puntos característicos (centro y bordes), y tomar el mismo criterio de corrimiento para todos los datos de ΔK con los que se alimentará el gráfico da/dN Vs. ΔK

  20. Procedimiento (Cont.) La forma de llevarlo a una recta es graficando log (da/dN) = f(log(ΔK)), trazando una recta de regresión.

  21. Procedimiento (Cont.) Log da/dN = log c + n log ΔK Y 10 log c = C b X a

  22. Procedimiento (Cont.) • Se cumple para todos los materiales obteniendo c y n para cada material. • Se puede también calcular ΔKTh (ΔK umbral) ingenieril: Por norma ΔKTh se cumple para valores de 10-10 m/ciclo. Para poder determinar correctamente dicho valor se toma la recta de regresión de por lo menos 5 puntos que se encuentran entre valores de 10-9 m/ciclo y 10-10 m/ciclo (ΔK decreciente), la intersección de la misma con un valor de da/dN de 10-10 m/ciclo nos da el valor de ΔKTh (ΔK umbral) ingenieril.

  23. Procedimiento (Cont.) • Se puede obtener también el valor umbral real (∆Kth), ensayando con valores de ∆K decrecientes. Fin

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