¿Cómo se mide la longitud crítica de la grieta en diferentes materiales?

1 Mecánica de fractura

La mecánica de fractura es una rama de la mecánica que estudia cómo crecen y se propagan las grietas en materiales bajo diversas condiciones de carga. Utiliza modelos matemáticos y datos experimentales para predecir la longitud crítica de la grieta para diferentes materiales y geometrías. Uno de los parámetros clave en la mecánica de fractura es la tenacidad a la fractura, que es una medida de la resistencia de un material a la extensión de grietas. Cuanto mayor sea la tenacidad a la fractura, mayor será la longitud crítica de la grieta.

3 Mecánica de fractura elástica-plástica

Mecánica de fractura elástica-plástica (EPFM) es un enfoque más general que explica la deformación plástica y la no linealidad del material alrededor de la punta de la grieta. EPFM utiliza la integral J como criterio para el crecimiento de grietas. La integral J es una medida de la tasa de liberación de energía o el trabajo realizado por unidad de área de extensión de grieta. Cuando la integral J alcanza un valor crítico, llamada integral J crítica (Jc), la grieta se vuelve inestable y se propaga rápidamente. La longitud crítica de la grieta se puede calcular equiparando la integral J con Jc y resolviendo el tamaño de la grieta.

4 Métodos experimentales

Los métodos experimentales se utilizan para medir la longitud crítica de la grieta y la tenacidad a la fractura de diferentes materiales. La prueba de tracción implica someter una muestra con una grieta preexistente a una carga de tracción creciente hasta la falla, lo que permite determinar la longitud crítica de la grieta y la tenacidad a la fractura a partir de la curva de carga-desplazamiento y la geometría de la grieta. Las pruebas de flexión son similares, pero con una carga de flexión creciente. La prueba de tensión compacta utiliza una carga de pasador creciente, mientras que la prueba de fatiga implica una carga cíclica hasta la falla, con la longitud crítica de la grieta y la tenacidad a la fractura determinada a partir del número de ciclos y la tasa de crecimiento de grietas.

5 Factores que afectan la longitud crítica de la grieta

La longitud crítica de la grieta de un material está determinada por una variedad de factores, como las propiedades del material, la geometría de la grieta, las condiciones de carga y las condiciones ambientales. Los materiales con mayor tenacidad a la fractura, menor límite elástico y mayor endurecimiento por deformación tienden a tener longitudes de grieta críticas más largas. Además, las grietas con puntas más afiladas, perpendiculares a la dirección de carga y cerca de la superficie generalmente tienen longitudes de grieta críticas más cortas. Además, las cargas con mayor intensidad de tensión, tensión de tracción y tensión de cizallamiento también pueden reducir la longitud crítica de la grieta. Por último, los entornos con mayor temperatura, humedad, ataque químico y carga cíclica tienden a acortar la longitud crítica de la grieta.

6 Esto es lo que más debe considerar

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