W = 2 B A = B W-a = B h1 = 0.65 B r = 0.25 B h2 = 0.30 B

Transcripción

1 Progrm de Doctordo en Ingenierí Aeronáutic Cpítulo VIII. Norm ASTM E-399 Medid de l tencidd en régimen elástico-linel según l norm ASTM E-399. En l norm ASTM E-399 se plnte l metodologí pr relizr l medición de l tencidd l frctur. A continución se discuten los principles spectos de est norm. Geometrí de ls probets 1) L geometrí de ls probets es l que se muestr en l figur 1. Ls dimensiones son función del espesor B, de mner que siempre es posible dimensionrl con el objeto de segurr ls condiciones de deformción pln. Est condición se logr siempre que,, B,5 K IC ys en que B es el espesor de l probet, es l longitud de griet y - es l distnci medid entre l punt de l griet y el extremo de l probet (longitud de ligmento), tl como se muestr en l figur 1. A su vez, KIC corresponde l fctor crítico de intensidd de tensiones y ys es el límite elástico medido l mism tempertur y l mism velocidd de crg que en el ensyo de frctur. ) L crg mínim que d lugr un extensión significtiv medible de l griet (determind prtir del digrm crg-bertur de l entll) se consider l crg crític y el KIC se clcul prtir de est crg medinte ls ecuciones pertinentes. En el cso de l probet compct C-T, P h r h = B A = B - = B h1 = 0.65 B r = 0.5 B h = 0.30 B Figur 1. Probets compct de trcción y de flexión. =/ P/ P/ Probet de trcción compct Comportmiento Mecánico de Mteriles - Dr. Alberto Monslve González 8-1

2 Progrm de Doctordo en Ingenierí Aeronáutic Cpítulo VIII. Norm ASTM E-399 en que f pr 0,886 4,64 P B K I 1 13,3 1 3 f 14,7 3 5,6 0,450 0,550 y 8,34 f 11,36 En el cso de l probet de flexión, se tiene en que f 3 1 PS B K I 3 1, f 1,15 3,93 3,7 0,450 0,550 y,9 f 3,14 Ests ecuciones hn sido desrrollds prtir de un nálisis elástico linel plicdo l geometrí específic de ls probets normlizds. Crcterístics exigids l griet 3) Dimensiones =B=/ 4) L griet debe inducirse por ftig. Normlmente se mecnizn en form de v. Esto evit l progresión de l griet fuer del plno centrl de l probet y fvorece l propgción de l griet en un frente norml ls crs externs. 4 Comportmiento Mecánico de Mteriles - Dr. Alberto Monslve González 8 -

3 Progrm de Doctordo en Ingenierí Aeronáutic Cpítulo VIII. Norm ASTM E-399 5) Anchur máxim de l entll: /16 (pr no perturbr el estdo de tensiones supuesto). 6) L longitud de l griet de ftig prtir del punto máximo de penetrción de l entll mecnizd debe ser superior l 5% de l longitud totl de l griet ( 0, 05 ) y en todo cso debe ser superior 1,3 mm. Así se minimiz l influenci de l geometrí de l entll en el estdo de tensiones del borde de l griet. Ver figur. Figur. Condiciones que debe cumplir l griet pr un medid significtiv de K IC. 7) L longitud de l griet debe medirse, según l norm, como l medi de ls longitudes en el centro de l probet y en los dos puntos medios entre el centro y ls crs de l probet. 8) El ensyo no se consider válido si l diferenci entre dos culesquier de ls tres medids es myor que un 5% del vlor medio. 9) L medid no es válid si l longitud de l griet en el punto de intersección con un cr extern es inferior l 90% de l medi. 10) Ningún punto externo de l griet debe estr menos de un 5% de l longitud medi o menos de 1,3 mm del borde de l entll. 11) L máxim desvición dmitid del plno de l griet respecto l plno medio de l probet es 10. 1) Pr obtener griets guds, se recomiend utilizr en el ensyo de ftig los mínimos niveles de tensión ceptbles desde un punto de vist práctico. 13)L norm estblece que durnte el crecimiento ftig del último,5% de l longitud finl de l griet, l relción del fctor de intensidd de tensiones máximo plicdo respecto del módulo de Young no debe sobrepsr el vlor límite Comportmiento Mecánico de Mteriles - Dr. Alberto Monslve González 8-3

4 Progrm de Doctordo en Ingenierí Aeronáutic Cpítulo VIII. Norm ASTM E-399 K F máx 0, E 0003 m Además KF máx E 0,6K IC Relizción del ensyo de frctur 14) L velocidd de umento del fctor de intensidd de tensiones debe estr comprendid entre 0,5 y,75 MP m / s. Puede comprobrse que l velocidd de crg dmisible pr probets de 5 mm de espesor se sitú entre 340 y 1700 N/s pr l probet de trcción C-T. En el cso de l probet de flexión este vlor debe encontrrse entre 300 y 1500 N/s. 15) Si se control el desplzmiento, l gm de velociddes dmisibles pr l vlidez del ensyo puede obtenerse prtir de l expresión de l flexibilidd o complinz C de l probet. C-T /=0,5 u p 33, 64 C P EB Si B=5mm,3x10-3 C1,1x10 - mm/s 16) Se registr l crg P en función de l bertur v de l griet, ver figurs 3 y 4. Comportmiento Mecánico de Mteriles - Dr. Alberto Monslve González 8-4

5 Progrm de Doctordo en Ingenierí Aeronáutic Cpítulo VIII. Norm ASTM E-399 P Pmáx=Pcrític. v Figur 3. Esquem de l curv P v durnte el ensyo de frctur. Figur 4. Disposición geométric pr relizr l medición del desplzmiento v 17) L pendiente de l prte linel de este registro debe estr entre 0,7 y 1,5. Cálculo e interpretción de los resultdos. 18) Se consider que se h lcnzdo el fctor crítico de intensidd de tensiones cundo se lcnz un nivel de crg que produce un propgción significtiv de l griet. Comportmiento Mecánico de Mteriles - Dr. Alberto Monslve González 8-5

6 Progrm de Doctordo en Ingenierí Aeronáutic Cpítulo VIII. Norm ASTM E ) Un vez relizdo el ensyo y obtenido el digrm P-v se trz desde el origen l secnte de pendiente 0,95 veces l pendiente de l zon inicil: l intersección de l curv P-v determin l crg P5%, tl como se muestr en l figur 5. En generl l curv P-v se just uno de los tres tipos siguientes: Cso I: Si P5% es superior culquier vlor previo de l crg, se tom P5% como vlor condicionl de l crg crític PQ. Csos II y III. Si existe un máximo de crg previo P5% se tom éste como PQ. Figur 5. Trzdo de l secnte con 95% de pendiente, pr los tres csos indicdos. Cso I: Corresponde l frctur de un mteril dúctil y tenz que dmite propgción estble precible ntes de lcnzr el punto crítico inestble. Cso II. Ocurre un comienzo de propgción metestble ( pop in ), que se continú por un crecimiento estble ntes de l frctur finl. Cso III. Propgción inestble frágil de un mteril rel. En el cso de un mteril rel, l subir el espesor ocurre un desplzmiento de ls curvs del tipo I l tipo III, conforme se proximn l condiciones de deformción pln. Cpcidd de l máquin 0) El espesor mínimo necesrio pr estr dentro de l hipótesis de l mecánic linel de l frctur en condiciones de deformción pln, crece con K. Comportmiento Mecánico de Mteriles - Dr. Alberto Monslve González 8-6

7 Progrm de Doctordo en Ingenierí Aeronáutic Cpítulo VIII. Norm ASTM E-399 1) L crg necesri Pmáx crece con 4 / 3 K. K En l figur 6 se muestr l rect 0,1 m que delimit l zon de mteriles en que el espesor de l probet pr deformción pln es menor o igul 5 mm. En l figur 6 se muestr demás l curv pr l que Pmáx=10 ton. Figur 6. Fctor crítico de intensidd de tensiones en función del límite elástico. Comportmiento Mecánico de Mteriles - Dr. Alberto Monslve González 8-7