FISURAS SUBCRÍTICAS:

Transcripción

1 FISURAS SUBCRÍTICAS: FISURACIÓN POR FATIGA FISURACIÓN EN AMBIENTES AGRESIVOS FISURAS SUBCRÍTICAS: CRECIMIENTO POR FATIGA

2 DESCRIPCIÓN CURVAS S-N MECÁNICA DE FRACTURA CÁLCULO DE LA PROPAGACIÓN DESCRIPCIÓN CURVAS S-N MECÁNICA DE FRACTURA CÁLCULO DE LA PROPAGACIÓN

3 DESCRIPCIÓN(I) Iniciación y propagación de grietas por la actuación de cargas cíclicas DESCRIPCIÓN(II) La FATIGA es responsable 90% roturas

4 Iniciación DESCRIPCIÓN(III) Propagación σ(t) DESCRIPCIÓN(IV) σ = 150 ± 15 MPa a

5 Propagación σ(t) DESCRIPCIÓN(IV) σ = 150 ± 15 MPa = 30 MPa 2a Propagación σ(t) DESCRIPCIÓN(IV) σ = 150 ± 15 MPa = 30 MPa 2a 2a 0 = 20 mm

6 Propagación σ(t) DESCRIPCIÓN(IV) σ = 150 ± 15 MPa = 30 MPa 2a 2a 0 = 20 mm K I = σ πa K I0 = 37.6 MPam 1/ Propagación σ(t) DESCRIPCIÓN(IV) σ = 150 ± 15 MPa = 30 MPa a C = 60.9 mm 2a 2a 0 = 20 mm K I = σ πa K I0 = 37.6 MPam 1/ K IC = 70 MPam 1/2

7 Propagación σ(t) DESCRIPCIÓN(IV) σ = 150 ± 15 MPa = 30 MPa 2a 2a 0 = 20 mm K I = σ πa K I0 = 37.6 MPam 1/ Propagación σ(t) DESCRIPCIÓN(IV) σ = 150 ± 15 MPa = 30 MPa a C = 57.3 mm 2a 2a 0 = 20 mm K I = σ πa K I0 = 37.6 MPam 1/ K IC = 70 MPam 1/2

8 DESCRIPCIÓN(V) Iniciación y Propagación Tamaño de grieta a C tiempo Iniciación Propagación DESCRIPCIÓN CURVAS S-N MECÁNICA DE FRACTURA CÁLCULO DE LA PROPAGACIÓN

9 CURVAS S-N (I) Iniciación + propagación Wöhler (1860) Rotura ejes ferrocarril: F R < 0.5 F R (estática) CURVAS S-N (I) Iniciación + propagación Wöhler (1860) Rotura ejes ferrocarril: F R < 0.5 F R (estática) Representación N Rotura

10 CURVAS S-N (I) Iniciación + propagación Wöhler (1860) Rotura ejes ferrocarril: F R < 0.5 F R (estática) Representación N Rotura Factores dominantes Amplitud tensiones: CURVAS S-N (I) Iniciación + propagación Wöhler (1860) Rotura ejes ferrocarril: F R < 0.5 F R (estática) Representación N Rotura Factores dominantes Amplitud tensiones: Concentración tensiones

11 CURVAS S-N (I) Iniciación + propagación Wöhler (1860) Rotura ejes ferrocarril: F R < 0.5 F R (estática) Representación N Rotura Factores dominantes Amplitud tensiones: Concentración tensiones Acabado superficial CURVAS S-N (II) log() log (N Rotura )

12 CURVAS S-N (II) log() N R log (N Rotura ) CURVAS S-N (II) log() Límite de fatiga N R 10 7 log (N Rotura )

13 CURVAS S-N (II) log() Dependencia secundaria Tensión media Tipo de ciclo y frecuencia Límite de fatiga N R 10 7 log (N Rotura ) CURVAS S-N (II) log() Dependencia secundaria Tensión media Tipo de ciclo y frecuencia Límite de fatiga N R 10 7 log (N Rotura ) Sistema muy costoso: Una curva para cada geometría

14 CURVAS S-N (III) CURVAS S-N (IV)

15 Evaluación : CURVAS S-N (V) Curva del detalle estructural N Rotura Evaluación : constante CURVAS S-N (V) Curva del detalle estructural N Rotura

16 Evaluación : constante CURVAS S-N (V) Curva del detalle estructural N R N Rotura Evaluación : CURVAS S-N (V) constante variable: Regla Palgrem-Miner Curva del detalle estructural N Rotura Bloque 1

17 Evaluación : CURVAS S-N (V) constante variable: Regla Palgrem-Miner Curva del detalle estructural N Rotura Bloque 1 Bloque 2 Evaluación : CURVAS S-N (V) constante variable: Regla Palgrem-Miner Curva del detalle estructural N Rotura... Bloque 1 Bloque 2

18 Evaluación : CURVAS S-N (V) constante variable: Regla Palgrem-Miner Curva del detalle estructural N Rotura... Bloque 1 Bloque 2 Daño de i = N i / N Ri Evaluación : CURVAS S-N (V) constante variable: Regla Palgrem-Miner Curva del detalle estructural N R1 N Rotura... Bloque 1 Bloque 2 Daño de i = N i / N Ri

19 Evaluación : CURVAS S-N (V) constante variable: Regla Palgrem-Miner Curva del detalle estructural N R1 N R2 N Rotura... Bloque 1 Bloque 2 Daño de i = N i / N Ri Evaluación : CURVAS S-N (V) constante variable: Regla Palgrem-Miner Curva del detalle estructural N R1 N R2 N R3 N Rotura... Bloque 1 Bloque 2 Daño de i = N i / N Ri

20 Evaluación : CURVAS S-N (V) constante variable: Regla Palgrem-Miner Curva del detalle estructural N R1 N R2 N R3 N Rotura... Bloque 1 Bloque 2 Daño de i = N i / N Ri Daño por bloque = Σ N i / N Ri Evaluación : CURVAS S-N (V) constante variable: Regla Palgrem-Miner Curva del detalle estructural N R1 N R2 N R3 N Rotura... Bloque 1 Bloque 2 Daño de i = N i / N Ri Daño por bloque = Σ N i / N Ri Rotura : Daño = 1

21 Evaluación : CURVAS S-N (V) constante variable: Regla Palgrem-Miner Curva del detalle estructural N R1 N R2 N R3 N Rotura... Bloque 1 Bloque 2 Daño de i = N i / N Ri Daño por bloque = Σ N i / N Ri n bloques x Σ N i / N Ri = 1 Rotura : Daño = 1 Evaluación : CURVAS S-N (V) constante variable: Regla Palgrem-Miner Curva del detalle estructural N R1 N R2 N R3 N Rotura... Bloque 1 Bloque 2 Daño de i = N i / N Ri Daño por bloque = Σ N i / N Ri Rotura : Daño = 1 n bloques x Σ N i / N Ri = 1 Vida en número de bloques = n bloques

22 DESCRIPCIÓN CURVAS S-N MECÁNICA DE FRACTURA CÁLCULO DE LA PROPAGACIÓN Estrategias: MECÁNICA DE FRACTURA (I)

23 Estrategias: MECÁNICA DE FRACTURA (I) Vida segura: "Safe-life" Garantizar que no romperá por fatiga Elementos de vida reducida (toberas, ) Estrategias: MECÁNICA DE FRACTURA (I) Vida segura: "Safe-life" Garantizar que no romperá por fatiga Elementos de vida reducida (toberas, ) Experimentación

24 Estrategias: MECÁNICA DE FRACTURA (I) Vida segura: "Safe-life" Garantizar que no romperá por fatiga Elementos de vida reducida (toberas, ) Experimentación Rotura controlada: "Fail-safe" Aceptar la existencia de grietas Control y Reevaluación de la estructura Estrategias: MECÁNICA DE FRACTURA (I) Vida segura: "Safe-life" Garantizar que no romperá por fatiga Elementos de vida reducida (toberas, ) Experimentación Rotura controlada: "Fail-safe" Aceptar la existencia de grietas Control y Reevaluación de la estructura TOLERANCIA AL DAÑO

25 Tolerancia al daño MECÁNICA DE FRACTURA (II) Sólo fase de propagación Tolerancia al daño MECÁNICA DE FRACTURA (II) Sólo fase de propagación Estructura contiene siempre una grieta Tamaño acotado por pruebas de carga Resolución de sistema de detección

26 Tolerancia al daño MECÁNICA DE FRACTURA (II) Sólo fase de propagación Estructura contiene siempre una grieta Tamaño acotado por pruebas de carga Resolución de sistema de detección Cálculo periodo de propagación Inspecciones periódicas Tolerancia al daño MECÁNICA DE FRACTURA (II) Sólo fase de propagación Estructura contiene siempre una grieta Tamaño acotado por pruebas de carga Resolución de sistema de detección Cálculo periodo de propagación Inspecciones periódicas

27 MECÁNICA DE FRACTURA (III) 2a (mm) a C a 0 tiempo MECÁNICA DE FRACTURA (III) 2a (mm) a C a 0 tiempo Vida estimada

28 MECÁNICA DE FRACTURA (III) 2a (mm) Periodo Inspección 2a C a 0 tiempo Vida estimada DESCRIPCIÓN CURVAS S-N MECÁNICA DE FRACTURA CÁLCULO DE LA PROPAGACIÓN

29 FISURAS SUBCRÍTICAS: CRECIMIENTO POR FATIGA