la evaluación no destructiva de materiales estructurales y puentes

Efectividad de la evaluación no destructiva2.2 Fundamentos de mecánica de la fracturaPara mostrar cómo se aplican los conceptos básicos de la mecánica de la fracturapara calcular la tolerancia al daño de un componente mecánico o estructural, sediscutirán algunos conceptos de manera muy general, sin pretender un análisisdetallado de esta teoría, para lo cual se invita al lector consultar las refs 1 ó 7.El primer concepto fundamental que se introduce en la teoría de la mecánica de lafractura, es el factor de intensidad de esfuerzos, K . El cual se relaciona con lascondiciones de carga, ; el tamaño de grieta, a ; y la geometría del componente, , mediante la siguiente expresión:K a(2.1)Nótese que el valor del factor de intensidad de esfuerzos se incrementa a medidaque crece el tamaño de grieta.De resultados experimentales obtenidos a la fecha, se puede definir un valorcrítico de intensidad de esfuerzos, K C , el cual es una propiedad del material y quecorresponde al valor a partir del cual una grieta crece en forma inestable, y que seasocia al momento de fractura o falla total. Así, el valor de tamaño de grieta críticose puede obtener conociendo las condiciones de carga, la geometría delcomponente y el valor de intensidad de esfuerzo crítico, proporcionando un valorlímite de tolerancia al daño para las condiciones dadas.21 K Ca C (2.2) La ecuación 2.1 se aplica solamente cuando las condiciones de carga sonestables y el comportamiento del material es lineal.Cuando el material exhibe un comportamiento no lineal, se utiliza la teoría elásticoplásticao no lineal de la mecánica de la fractura [1] . A pesar de que el modeloelástico-plástico es más complejo, la metodología para obtener el tamaño de grietacrítico es la misma y el criterio de tolerancia al daño se aplica de manerasemejante.Cuando las condiciones de operación son cíclicas, se utiliza un modelo quedescribe el fenómeno de crecimiento de grietas por fatiga basado en el trabajodesarrollado por Paris [16] . En este caso se emplea el valor de la amplitud cíclicadel factor de intensidad de esfuerzos, definido por K K max Kmin, lo cual sepuede expresar de la forma:K a amax min(2.3)23