Determinación de la rapidez de crecimiento de grieta en aluminio 7075

 
Caso de Grupo SSC - Crecimiento de grieta en aluminio

Se reportan resultados experimentales y mediante elemento finito extendido en probetas rectangulares fabricadas de una aleación de aluminio 7075-T651. Las probetas fueron ensayadas en condición de material base y con un campo de esfuerzos residuales generado mediante la técnica de expansión de barreno en frío. Para determinar la rapidez de crecimiento de grieta, se realizaron ensayos de fatiga con cargas de tensión-tensión (R = 0.1). Se presentan gráficos de longitud de grieta (a) en función del número de ciclos (N) y de rapidez de crecimiento de grieta (da/dN) en función del rango del factor de intensidad de esfuerzos (ΔK). Para las probetas de material base se observó que el número de ciclos de carga aplicada antes de la fractura, es aproximadamente 10 veces menor que para el material con esfuerzos residuales. Este comportamiento se asocia al efecto de cierre de grieta ocasionado por los esfuerzos residuales de compresión. Los resultados experimentales fueron utilizados en un modelo de elemento finito extendido para simular la inducción de esfuerzos residuales y el crecimiento de grieta por fatiga. Se evaluó el factor de intensidad de esfuerzos en la punta de la grieta a cada paso de crecimiento (da). A partir de estos valores se calculó N en función de a. Los resultados obtenidos por simulación numérica tienen una aproximación razonable a los experimentales, observándose similitud en el límite del dominio de los esfuerzos residuales en compresión. Adicionalmente, se analiza el efecto de cierre de grieta causado por la plasticidad en la punta de la grieta.
Autor: Ricardo Rafael Ambriz Rojas
Procedencia: Instituto Politécnico Nacional

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