Aplicación de criterios de orientación de grieta en problemas de crecimiento de grieta por fatiga bajo carga no proporcional

Abstract

[EN] In this work a study of the parameters that can affect the orientation of the crack problem of fretting fatigue under non-proportional loading with full contact is done. The parameters investigated are the constant and variable load applied, the stress ratio R that assesses the medium stress level and the difference in stiffness between the specimen and the indenter. The criterion used to calculate the direction of crack growth is the criterion of minimum increase of shear stress Δτmin. For this purpose the software ABAQUS® is used to model the geometry model, mesh and solve the problem. By using different Matlab® routines created by the Department of Mechanical Engineering, different analyses have been run to assess the influence of each parameter on the crack orientation. This work is done by using standard FEM, since this is a qualitative analysis of the effect of different parameters. Finally, an X -FEM analysis is performed to verify the results and provides the opportunity of further studies in this field

[ES] En este trabajo se hace un estudio de los parámetros que pueden afectar a la determinación de la orientación de la grieta en un problema de fretting fatiga bajo carga no proporcional con contacto completo. Los parámetros investigados han sido las cargas aplicadas, constante y variable, la relación de tensiones R que evalúa el nivel de tensión media y la diferencia de rigidez entre la probeta y el indentador. El criterio que se emplea para determinar la dirección de crecimiento de grieta es el criterio del mínimo incremento de la tensión tangencial Δτmín. A tal objeto se ha empleado el software de elementos finitos ABAQUS® para realizar el modelo, mallado y cálculo de resultados. Mediante el uso de distintas rutinas de Matlab® creadas por el Departamento de Ingeniería Mecánica, se han llevado a cabo los análisis para determinar la influencia de cada parámetro sobre la orientación de la grieta. Este trabajo se realiza mediante el MEF standard, ya que se trata de un análisis cualitativo del efecto de los distintos parámetros. Finalmente se realiza un análisis en X-FEM para confirmar los resultados y dejando abierta la posibilidad de realizar estudios posteriores en este campo.

[CA] Este treball s’enmarca dins del Màster d’Enginyeria Mecànica i de Materials impartit a la Universitat Politècnica de València.

En aquest treball es fa un estudi dels paràmetres que poden afectar la determinació de l'orientació de clavill en un problema de fretting fatiga sota càrrega no proporcional amb contacte complet. Els paràmetres investigats han estat la càrrega constant i variable aplicades, la relació de tensions R que avalua el nivell de tensió mitjana i la diferència de rigidesa entre la proveta i l'indentador. El criteri que s'utilitza per determinar la direcció de creixement de clavill és el criteri del mínim increment de la tensió tangencial Δτmín.

Amb aquest objecte s'ha emprat el programa d'elements finits ABAQUS® per realitzar el model, mallat i resolució del problema. Mitjançant l'ús de diferents rutines de Matlab® creades pel Departament d'Enginyeria Mecànica, s'han dut a terme els anàlisis per determinar la influència de cada paràmetre sobre l'orientació del clavill .

Aquest treball es realitza mitjançant l'ús del MEF standard, ja que es tracta d' una anàlisi qualitatiu de l'efecte dels diferents paràmetres. Finalment es realitza una anàlisi en X-FEM per comprovar els resultats i deixa oberta la possibilitat de posteriors estudis en aquest camp.