Diseño para Fatiga - webaero

6. EFECTOS DE
LA PLASTICIDAD
Tal y como se indicó en la lección 14.10,
el efecto de la plasticidad consiste en causar que
una grieta real tenga un coeficiente de intensidad
de tensión equivalente al de una grieta teórica
ligeramente más larga situada en un material
elástico. El efecto depende de la magnitud de la
zona plástica en el borde de la grieta real. Bajo
condiciones de tensión plana, la zona plástica es
mayor que bajo condiciones de deformación
plana, en las que los efectos de la contención
inhiben la fluencia hasta que se alcancen tensiones
más elevadas.
Bajo una carga de compresión, si los
lados de la grieta se ven obligados a juntarse, se
pierde el efecto de la singularidad y el coeficiente
de intensidad de tensión es cero, puesto que
las fuerzas pueden transmitirse en los apoyos y
no es necesario que se dispersen en las proximidades
del extremo de la grieta. Uno de los
efectos significativos de la plasticidad en la fatiga
se produce sobre la ocurrencia del comportamiento
del cierre de la grieta cuando los lados de
ésta se juntan y la tensión de compresión se
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transmite en los apoyos. La plasticidad permite
que la grieta se estire hasta abrirse de manera
que, al quitar la carga, las superficies originales
de la grieta se mantengan separadas. No obstante,
a medida que la grieta se propaga a través
de la zona plástica bajo una carga de fatiga, el
material estirado de la zona plástica forma una
huella en los lados de la grieta. Estas regiones
rellenan el hueco al quitar la carga a pesar del
estiramiento producido en borde. El resultado
neto consiste en que la grieta se cierra sobre sí
misma en algún momento de la secuencia de
descarga de un ciclo de fatiga y no se reabre
hasta que se vuelve a alcanzar la misma carga
durante la recarga. Puesto que no hay un coeficiente
de intensidad de tensión cuando la grieta
está cerrada, los daños por fatiga únicamente se
producen cuando los lados de la grieta se separan
de nuevo. Esto da pie al concepto de un coeficiente
de intensidad de tensión efectivo que se
obtiene mediante:
ΔKeff
= U.
ΔK
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donde U es un coeficiente que depende del ratio
de las tensiones R y de la resistencia a la fluencia
durante los efectos del cierre de la grieta.