PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Mecánica de la Fractura"

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1 PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Mecánica de la Fractura" Grupo: Grp Clases Teoricas-Practicas Mecanica de la.(972387) Titulacion: Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales Curso: DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA/GRUPO Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Ciclo: Grupo: Créditos: Horas: Área: Departamento: Dirección postal: Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales 2010 E.T.S. de Ingeniería Mecánica de la Fractura Optativa 4º Primer Cuatrimestre 0º Grp Clases Teoricas-Practicas Mecanica de la. (1) Mecánica de Medios Continuos y T. de Estructuras (Área principal) Mecánica Med.Continuos y Teoría Estruct. (Departamento responsable) CAMINO DESCUBRIMIENTOS, S/N - ISLA CARTUJA, 41092, SEVILLA Dirección electrónica: COORDINADOR DE LA ASIGNATURA MANTIC LESCISIN, VLADISLAV PROFESORADO 1 2 PARIS CARBALLO, FEDERICO MANTIC LESCISIN, VLADISLAV Curso académico: 2014/2015 Última modificación: de 7

2 OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Objetivos docentes específicos El objetivo de la Mecánica de la Fractura es el estudio de sólidos deformables con presencia de fisuras. La mayor parte de esta parte se dedica a la Mecánica de la Fractura Elástica Lineal a través del enfoque de la Teoría de la Elasticidad y del Balance Energético. Establecida la ecuación fundamental de la Mecánica de la Fractura se describen los procedimientos (analíticos, numéricos y experimentales) para evaluar el factor de intensidad de tensiones y la energía unitaria liberada, así como la forma de estimar los parámetros del material (tenacidad a fractura, curva R, etc). Finalmente se introducen los conceptos ((Integral J y COD) y métodos básicos de la Mecánica de la Fractura Elásto-Plástica. Competencias Competencias transversales/genéricas Capacidad de síntesis y análisis. Conocimientos y capacidades para la resolución de problemas. Capacidad de razonamiento crítico. Capacidad de adaptación a nuevas situaciones. Competencias específicas Capacidad para proyectar, inspeccionar, certificar y mantener todo tipo de estructuras desde el punto de vista de la seguridad estructural. CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso) 1. Introducción 1.1. Rotura en materiales frágiles y dúctiles Algunas roturas históricas Objetivos de la Mecánica de la Fractura Breve reseña histórica de la Mecánica de la Fractura. 2. Enfoque de la Mecánica de la Fractura Elástica Lineal a través de la Teoría de la Elasticidad 2.1. Introducción Ecuaciones básicas de la Elasticidad Caso tridimensional Caso bidimensional Concepto de simetría y antisimetría Funciones de tensión y desplazamientos Propiedades básicas de las funciones de variable compleja El problema plano El problema antiplano Solución elástica en el borde de una grieta. Método de Westergaard Configuración geométrica de una fisura. Modos de fractura Modo I Modo II Modo III Factor de intensificación de tensiones. Determinación Comentarios sobre la solución elástica en el fondo de grieta Efecto del tamaño finito del dominio fisurado Ecuación básica de la MFEL Modos mixtos. 3. Plasticidad en el fondo de la grieta 3.1. Introducción Zona plástica de acuerdo a Irwin Zona plástica de acuerdo a Dugdale Aproximación de 1er orden de la forma de la zona plástica Estado tensional en el entorno de la fisura Aspecto de la superficie de fractura. 4. Enfoque de la Mecánica de la Fractura Elástica Lineal a través del balance energético 4.1. Introducción Balance de energía durante el crecimiento de la grieta Teoría de Griffith Representación gráfica del balance energético Equivalencia entre el enfoque a través de la Teoría de la Elasticidad y el enfoque energético Expresión analítica de G en función de la flexibilidad Estabilidad de la fisura Balance de energía para materiales dúctiles. Concepto de la curva R. 5. Cálculo del Factor de Intensidad de Tensiones (FIT) 5.1. Introducción Métodos analíticos Métodos numéricos Método de los Elementos Finitos (MEF) Método de los Elementos de Contorno (MEC). Curso académico: 2014/2015 Última modificación: de 7

3 5.4. Métodos experimentales. 6. Determinación de las propiedades del material 6.1. Tenacidad a fractura Curva R. 7. Mecánica de la Fractura Elastoplástica Introducción Integrales independientes del camino. La integral J Enfoque a través del COD. Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos 1. Introducción (2h) 1.1. Rotura en materiales frágiles y dúctiles Algunas roturas históricas Objetivos de la Mecánica de la Fractura Breve reseña histórica de la Mecánica de la Fractura. 2. Enfoque de la Mecánica de la Fractura Elástica Lineal a través de la Teoría de la Elasticidad (12h) 2.1. Introducción Ecuaciones básicas de la Elasticidad Caso tridimensional Caso bidimensional Concepto de simetría y antisimetría Funciones de tensión y desplazamientos Propiedades básicas de las funciones de variable compleja El problema plano El problema antiplano Solución elástica en el borde de una grieta. Método de Westergaard Configuración geométrica de una fisura. Modos de fractura Modo I Modo II Modo III Factor de intensificación de tensiones. Determinación Comentarios sobre la solución elástica en el fondo de grieta Efecto del tamaño finito del dominio fisurado Ecuación básica de la MFEL Modos mixtos. 3. Plasticidad en el fondo de la grieta (4.5h) 3.1. Introducción Zona plástica de acuerdo a Irwin Zona plástica de acuerdo a Dugdale Aproximación de 1er orden de la forma de la zona plástica Estado tensional en el entorno de la fisura Aspecto de la superficie de fractura. 4. Enfoque de la Mecánica de la Fractura Elástica Lineal a través (12h) del balance energético 4.1. Introducción Balance de energía durante el crecimiento de la grieta Teoría de Griffith Representación gráfica del balance energético Equivalencia entre el enfoque a través de la Teoría de la Elasticidad y el enfoque energético Expresión analítica de G en función de la flexibilidad Estabilidad de la fisura Balance de energía para materiales dúctiles. Concepto de la curva R. 5. Cálculo del Factor de Intensidad de Tensiones (FIT) (6.5h) 5.1. Introducción Métodos analíticos Métodos numéricos Método de los Elementos Finitos (MEF) Método de los Elementos de Contorno (MEC) Métodos experimentales. 6. Determinación de las propiedades del material (5) 6.1. Tenacidad a fractura Curva R. 7. Mecánica de la Fractura Elastoplástica. (3h) 7.1. Introducción Integrales independientes del camino. La integral J Enfoque a través del COD. ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del cuatrimestre Curso académico: 2014/2015 Última modificación: de 7

4 Clases teóricas 27.0 Se introducen los conceptos básicos de la Mecánica de la Fractura Elástica Lineal (MFEL). Se introduce el concepto de solución elástica asintótica en el entorno del fondo de la grieta gobernada por el Factor de Intensificación de Tensiones, lo que permite formular la ecuación básica de la MFEL. El balance energético conduce a la formulación de una ecuación análoga en términos de la energía disponible y la necesaria para el crecimiento de una grieta. Para el tamaño de la zona plástica en el entorno del fondo de la grieta de dimensiones relativamente pequeñas se presenta la posibilidad que permite extender los resultados previos a materiales dúctiles en el marco de la MFEL. Para determinar los dos términos que aparecen en la ecuación básica de la MFEL se presentan los métodos analíticos, numéricos y experimentales más usados. Finalmente se realiza una Introducción a los enfoques asociados a la Mecánica de la Fractura Elastoplástica (Integral J y COD). Aplicación del modelo de la Mecánica de la Fractura Lineal considerando el enfoque basado en la solución elástica en torno al fondo de una grieta y el enfoque basado en los conceptos energéticos. Problemas 13.5 Se ilustran las ideas teóricas y los métodos analíticos, numéricos y experimentales para determinar los dos términos de los criterios de crecimiento de grietas de la MFEL. Capacidad de aplicar el modelo de la Mecánica de la Fractura Lineal a la resolución de problemas en presencia de grietas y en particular para caracterizar el crecimiento de una grieta. Prácticas de Laboratorio 1.5 Se aplican métodos experimentales para determinar la tenacidad a fractura K_Ic y la Curva-R de un material metálico. Capacidad de aplicar métodos experimentales para determinar la tenacidad a fractura K_Ic y la Curva -R de un material metálico. Prácticas informáticas 3.0 Se aplican los métodos numéricos (el método de los elementos finitos y el método de los elementos de contorno) para determinar el factor de intensificación de tensiones. Capacidad de aplicar programas informáticos para determinar el factor de intensificación de tensiones. Curso académico: 2014/2015 Última modificación: de 7

5 Horas de estudio y trabajo personal del alumno 67.5 Asimilación por parte del alumno de las enseñanzas impartidas en clase, de las referencias bibliográficas recomendadas y de su aplicación a trabajos propuestos. Capacidad de síntesis y análisis. Resolución de problemas. Razonamiento crítico. Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de la Mecánica de Fractura del medio continuo. Clases teóricas BIBLIOGRAFÍA E INFORMACIÓN ADICIONAL Bibliografía general Fracture Mechanics Janssen, M., Zuidema, J. Wanhill, R.J.H. Edición: 2002 Delft University Press Fracture Mechanics An Introduction Gdoutos, E.E. Edición: 2nd Edition, 2005 Springer Fracture Mechanics, Fundamentals and Applications Anderson, T.L. Edición: Third Edition, 2005 Taylor & Francis Bibliografía específica Mecánica de la Fractura Federico París, Vladislav Mantic Edición: 2013 Grupo de Elasticidad y Resistencia de Materiales ETSI, Universidad de Sevilla Problemas de Exámenes de la Mecánica de la Fractura Vladislav Mantic, Federico París Edición: 2013 Grupo de Elasticidad y Resistencia de Materiales ETSI, Universidad de Sevilla Curso académico: 2014/2015 Última modificación: de 7

6 Sistema de evaluación Opción general. Examen final. Parte 1) Test. Consiste en 10 preguntas con 3 respuestas, 1 respuesta válida. (3puntos) Parte 2) Cuestiones. Consiste en 4 o 6 cuestiones. (4puntos) Parte 3) Problema. Consiste en 1 problema práctico. (3 puntos) Para superar la asignatura es necesario realizar las prácticas satisfactoriamente y obtener una calificación igual o superior a 5 sobre 10 en el examen final. En caso de no realización de las prácticas el alumno deberá realizar un examen específico de las mismas, dicho examen coincidirá con la convocatoria correspondiente y será condición necesaria para aprobar la asignatura la superación del mismo. En caso de haberse aprobado la asignatura, la Calificación Final de la misma es la calificación del examen final más una serie de bonificaciones: - Por aprobar la asignatura en el examen de la 1era convocatoria, no siendo el alumno repetidor: 1'0 punto si se han aprobado las 3 Partes. - Por realizar cada Práctica, elaborar y entregar la memoria de cada Tarea y de cada Practica Informática o Práctica de Laboratorio 1/3 punto. Se concederá Matrícula de Honor si se dan las siguientes condiciones: - La calificación final del alumno superó los 10 puntos. - El alumno superó el examen final aprobando las 3 Partes. - El alumno asistió y desarrolló correctamente todas las Prácticas. En caso de que los candidatos a Matrículas de Honor superen el número máximo permitido, éstos se ordenarán de acuerdo a su calificación final. CALENDARIO DE EXÁMENES Consulte al Centro para obtener información sobre el calendario de exámenes. TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Presidente: Vocal: Secretario: Primer suplente: Segundo suplente: Tercer suplente: JOSE CAÑAS DELGADO JUAN CARLOS MARIN VALLEJO MARIA ROCIO OCAÑA GARCIA DE VEAS FEDERICO PARIS CARBALLO ELENA CORREA MONTOTO JESUS JUSTO ESTEBARANZ ANEXO 1: HORARIOS DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE Los horarios de las actividades no principales se facilitarán durante el curso. GRUPO: Grp Clases Teoricas-Practicas Mecanica de la. (972387) Calendario del grupo CLASES DEL PROFESOR: MANTIC LESCISIN, VLADISLAV Curso académico: 2014/2015 Última modificación: de 7

7 Martes Del 22/09/2014 al 16/01/2015 Hora: De 17:10 a 18:40 Jueves Del 22/09/2014 al 16/01/2015 Hora: De 19:00 a 20:10 CLASES DEL PROFESOR: PARIS CARBALLO, FEDERICO Martes Del 22/09/2014 al 16/01/2015 Hora: De 17:10 a 18:40 Jueves Del 22/09/2014 al 16/01/2015 Hora: De 19:00 a 20:10 Curso académico: 2014/2015 Última modificación: de 7