Diseño para Fatiga - webaero

3. INICIACIÓN
MÚLTIPLE
DE LAS GRIETAS
Generalmente, en las
uniones soldadas se observa
que las roturas de fatiga se inician
a partir de minúsculas inclusiones
de escoria en la zona
parcialmente fundida del borde
de la soldadura, a lo largo de la
línea de fusión. Estas intrusiones
se distribuyen aleatoriamente
a lo largo de la zona del borde
de la soldadura. Esta distribución
origina la iniciación múltiple
e independiente de una serie de
pequeñas grietas en el borde de
la soldadura. Las posiciones
exactas en las que se inician
estas grietas dependen tanto de
la existencia de estas intrusio-
nes como del detalle de la geometría del borde de
la soldadura, como por ejemplo el radio del borde
de la soldadura, la magnitud y el ángulo de la soldadura.
Las grietas se propagan de manera independiente
hasta que interactúan con otras grietas
adyacentes similares. En esta etapa se fusionan
para formar una única grieta de la misma profundidad
que las grietas únicas independientes pero
con una longitud que cubre la longitud combinada
de todas las grietas que se han unido, tal y como
se muestra en la figura 2. El efecto consiste en que
la curva de desarrollo del perfil de la grieta muestra
una discontinuidad cuando se produce la coa-
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Defecto de fusión
Defectos iniciales
ds ds
C C
lescencia. En la figura 3 se muestra esta discontinuidad,
en el caso del análisis de la mecánica de
la fractura, del desarrollo del perfil de una grieta en
los rangos de tensión típicas de las uniones tubulares
de las plataformas petrolíferas. En la figura 3
también se efectúa una comparación con el caso
de una única grieta con el mismo perfil inicial. Un
estudio de estos efectos realizado por Thurlbeck
[3] en UMIST demostró que la etapa de coalescencia
dependía de la magnitud, ratio del aspecto
y de las medidas extremas de las intrusiones iniciales
del borde de la soldadura y que el análisis
de la mecánica de la fractura podía proporcionar
una buena predicción del comportamiento
experimental observado,
siempre y cuando se tuvieran
en cuenta la geometría del
borde de la soldadura, y de los
efectos del umbral/carga de
amplitud variable.
Defecto propagador
Figura 2 Modelo del comportamiento de fusión en la propagación de fisuras
1,0
0,0
Punto de fusión
Teoría del defecto simple - Línea A
Teoría del defecto múltiple- Línea B
Línea A
Línea B
0,0 0,0 a/T
Figura 3 Comparación del desarrollo del perfil de la fisura para modelos de fusión
simples y múltiples
Las magnitudes de las
intrusiones del borde de la soldadura,
que se consideran grietas
iniciales en los análisis de la
mecánica de la fractura de la
fatiga en las uniones soldadas,
son del orden de 0,1 a 0,4 mm