Caracterización de grietas de fatiga mediante difracción de rayos x sincrotrón

Resumen

En este trabajo se presentan 2 metodologías para estimar el Factor de Intensidad de Tensiones (SIF) usando datos de difracción de rayos X sincrotrón del interior de materiales opacos. Primero, se presenta una estrategia novedosa para la estimación del SIF a través del espesor de materiales metálicos. Se basa en una metodología híbrida que combina los datos de difracción de rayos X sincrotrón con un modelo elástico que describe el campo de deformaciones alrededor del vértice de la grieta. Se realiza un análisis de sensitividad para conocer las fuentes de error mayores y como afectan a los valores SIF. La precisión para localizar el vértice de la grieta de los datos afecta a la calidad de la estimación del SIF. Consecuentemente, se desarrolla un procedimiento para ayudar a detectar la posición del vértice de la grieta. Esta metodología se comprueba en un acero bainítico y una aleación de aluminio 5091 de grano muy fino. Se obtienen buenas estimaciones del SIF nominal cuando se seleccionan datos del área de interés con un tamaño tres veces superior al tamaño de la zona plástica obtenida del estado de deformación plana. Segundo, se presenta una estrategia generalizada para determinar el SIF en el interior de materiales opacos. Este nuevo enfoque combina datos elásticos experimentales, medidos con difracción de rayos X sincrotrón, con un modelo elástico basado en las ecuaciones de Williams. El SIF se calcula mediante el Método Sobredeterminista Multipunto (MPODM) donde el número de puntos experimentales es superior al número de incógnitas que describen el campo elástico alrededor del vértice de la grieta. Esta herramienta se comprueba usando datos de difracción de rayos X medidos en un acero bainítico. En contraste con las técnicas superficiales o de superficie, este enfoque proporciona información sobre la mecánica del vértice de grieta en lo profundo de la probeta, además de utilizar por completo los datos de la zona plástica. Se obtiene resultados satisfactorios para un término de las series de Williams junto a un pequeño área de interés. Con el incremento del número de términos, es posible mejorar la precisión de las predicciones de SIF pero se requiere una área superior de interés.