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

Abstract

[EN] In 2D fatigue problems under non-proportional load, the variation of the stress intensity factors in mode I and mode II does not keep the same ratio throughout the entire cycle, so it is not possible to predict a single direction of propagation throughout the cycle. Therefore, there are not widely used application criteria, such as the criterion of the maximum circumferential stress, MTS. One must use criteria that take into account changes in the relevant variables (stress intensity factors, normal tension to the plane of crack, shear stress) throughout the entire cycle. In addition to fatigue stresses relations involving compressive loads (eg R = -1), frictional contact between the crack faces arises, whose effect must be considered and can affect the propagation direction. In this work, besides using finite element software developed in the department for this purpose (based on Abaqus and the finite element method extended, XFEM), we have performed experimental tests to validate the proposed criteria, numerically modeled by ABAQUS and XFEM.

[ES] En problemas de fatiga 2D bajo carga no proporcional, la variación de los factores de intensidad de tensiones en modo I y modo II no guarda la misma relación a lo largo de todo el ciclo, por lo que no es posible predecir una única dirección de propagación a lo largo del ciclo. Por tanto, no son de aplicación criterios muy utilizados, como el criterio de la máxima tensión circunferencial, MTS. Es necesario utilizar criterios que tengan en cuenta las variaciones de las magnitudes relevantes (factores de intensidad de tensiones, tensión normal al plano de grieta, tensión tangencial) a lo largo de todo el ciclo. Además, para relaciones de tensiones de fatiga que impliquen cargas de compresión (p.ej. R = -1), aparece contacto con fricción entre las caras de grieta, cuyo efecto debe ser considerado y puede condicionar la dirección de propagación. En el trabajo, además de utilizar software de elementos finitos desarrollado en el grupo para tal fin (basado en Abaqus y en el método de elementos finitos extendido, XFEM), se deberán realizar ensayos experimentales para validar los criterios propuestos. Modelado numéricamente mediante ABAQUS y XFEM.

[CA] En problemes de fatiga 2D sota càrrega no proporcional, la variació dels factors d'intensitat de tensions en mode I i mode II no guarda la mateixa relació al llarg de tot el cicle, pel que no és possible predir una única direcció de propagació al llarg del cicle. Per tant, no són d'aplicació criteris molt utilitzats, com el criteri de la màxima tensió circumferencial, MTS. Cal utilitzar criteris que tinguen en compte les variacions de les magnituds rellevants (factors d'intensitat de tensions, tensió normal al planòl de clavill, tensió tangencial) al llarg de tot el cicle. A més, per relacions de tensions de fatiga que impliquen càrregues de compressió (per exemple R = -1), apareix contacte amb fricció entre les cares de clavill, l'efecte ha de ser considerat i pot condicionar la direcció de propagació. A la feina, a més d'utilitzar programari d'elements finits desenvolupat en el grup per a aquesta finalitat (basat en Abaqus i en el mètode d'elements finits estès, XFEM), s'hauran de realitzar assajos experimentals per validar els criteris proposats. Modelatge numèricament mitjançant ABAQUS i XFEM.