Effective stress intensity factor evaluation using thermoelastic stress analysis and digital image correlation

Resumen

En los últimos tiempos, el debate sobre los mecanismos que gobiernan el fenómeno de retado en el crecimiento de grieta se ha centrado principalmente en demostrar la existencia del cierre prematuro de grieta y las dificultades para cuantificar la tensión inducida durante la propagación dela grieta. Por tanto, la mayoría de los métodos experimentales empelados se basan en la medida directa o indirecta de fuerzas de contacto entre las caras de la grieta cuando ésta empieza a cerrarse. Sin embargo, estos métodos dependen de múltiples factores a menudo difíciles de controlar, lo que ha contribuido a poner en cuestión la credibilidad de los mismos. Por esta razón, se han empleado dos técnicas experimentales de nueva generación como son Correlación Digital de Imágenes 2D (DIC-2D) y Análisis Térmoelástico de Tensiones (TSA) para analizar la influencia del fenómeno de retardo en el crecimiento de grieta durante ensayos a fatiga realizados con dos tipos de aluminios (Al2024-T3 y Al7050) a diferentes relaciones de carga. Para el caso de TSA, la técnica parece presentar un enorme potencial para la evaluación del retardo en el crecimiento de grieta, ya que los fenómenos que ocurren en el vértice de la grieta se cuantifican directamente a partir de los cambios de temperatura que tienen lugar en las inmediaciones de la misma. Las medidas experimentales obtenidas con ambas técnicas se han combinado con modelos matemáticos basados en los potenciales complejos de Muskhelishvili para obtener el valor de ΔK efectivo. Los resultados obtenidos con ambas técnicas concuerdan de manera muy satisfactoria mostrando en ambos casos la variación del factor de intensidad de tensiones a medida que la relación de carga R varía desde 0.1 a 0.5, lo que pone de manifiesto la capacidad de ambas técnicas para cuantificar el efecto de retardo debido al cierre de grieta,