Diseño para Fatiga - webaero

procedimiento para un nuevo incremento de la
propagación de la grieta en la dirección de la
profundidad. Este cálculo se repite una y otra
vez hasta que la grieta alcanza una magnitud
final preestablecida o una magnitud que origine
el agotamiento. La elección del tamaño de los
incrementos de propagación de la grieta en la
dirección de la profundidad es importante a fin
de determinar tanto la exactitud como el tiempo/coste
de la realización de los análisis.
Normalmente los análisis se efectúan utilizando
un programa informático con el objeto de realizar
los cálculos etapa por etapa. Cuanto menores
sean los incrementos mayor será la precisión
de los resultados, aunque el número de
etapas necesarias para alcanzar una determinada
magnitud final de la grieta también será
mayor. Normalmente el procedimiento más eficaz
consiste en la utilización de pequeños incrementos
a partir de la magnitud inicial de la grieta
e incrementarlos por etapas sobre una base
logarítmica para la parte restante del espesor.
La razón para la utilización de este procedimiento
consiste en que, a medida que la grieta
aumenta de magnitud, la velocidad de propagación
aumenta sustancialmente debido a que el
coeficiente de intensidad de tensión se eleva a
una potencia de la ley de propagación de la grieta.
Por lo tanto, la mayor parte de la vida a fatiga
transcurre mientras la grieta es de pequeña
magnitud y la velocidad de propagación de la
grieta se acelera rápidamente hacia el agotamiento.
Puesto que las tensiones de flexión y de
tracción producen ratios diferentes del coeficiente
de intensidad de tensión en las posiciones
más profunda y extremas de la grieta, estas condiciones
producen perfiles de grieta diferentes.
La grieta de fatiga tiende a propagarse hasta
adoptar un perfil en el que el coeficiente de intensidad
de tensión es uniforme en las proximida-
DESARROLLO DEL PERFIL DE LA GRIETA
des del frente de la grieta. Cuando la carga es de
tracción, el perfil estable de la grieta tiende a ser
semicircular, mientras que cuando las cargas
aplicadas son exclusivamente de flexión el perfil
estable es semielíptico. Este comportamiento se
muestra en la figura 1, en la que se comparan los
resultados de los análisis de la mecánica de la
fractura con los experimentos procedentes de
algunos trabajos realizados por Chu en UMIST
[2]. También es posible que haya ciertos efectos
de la carga de amplitud variable y del umbral
sobre el desarrollo del perfil de la grieta. Estos
efectos se discutirán más adelante.
Las dimensiones iniciales que se vayan a
utilizar en los análisis de la mecánica de la fractura
de fatiga dependen del nivel de exactitud
detallada del modelo. Cuando la evaluación se
lleva a cabo en base a un defecto detectado
conocido, resulta obvio que se deben utilizar las
dimensiones de éste. Si lo que se está intentando
es crear un modelo del comportamiento de
soldaduras teóricamente sanas, es necesario
tener en cuenta las imperfecciones y los rangos
de tensión inherentes a las uniones soldadas.
Las hipótesis que se adopten a este respecto
pueden ocasionar importantes diferencias en los
resultados obtenidos. Hoy en día, está ampliamente
aceptado que prácticamente la totalidad
de la vida a la fatiga de las uniones soldadas no
sometidas a reproceso consiste en la propagación
de defectos iniciales minúsculos hasta
alcanzar la magnitud final de la grieta para el
agotamiento. Es necesario que los modelos de la
mecánica de la fractura representen el comportamiento
experimental observado tanto con respecto
a la vida a la fatiga hasta el agotamiento
como al desarrollo del perfil de la grieta. Los
modelos que mejor responden al requisito anterior
consideran la iniciación múltiple de las grietas
y la coalescencia, tal y como se describe a
continuación.
359