Conjunto de ecuaciones para el cálculo del factor de intensidad de tensiones en fisuras internas de barras cilíndricas sometidas a tracción

Abstract

La propagación de fisuras por fatiga iniciadas a partir de defectos internos es uno de los principales mecanismos de fallo en piezas sometidas a alto número de ciclos (HCF) y muy alto número de ciclos (VHCF). La propagación de estos defectos internos en barras sometidas a esfuerzos de tracción tiende a adquirir una forma circular, independientemente de la forma irregular que presente el defecto iniciador, estableciendo un patrón conocido como fish-eye. Para el estudio de la propagación de este tipo de defectos se presenta en este trabajo un conjunto de ecuaciones que permiten obtener el factor de intensidad de tensiones (FIT) en función de tres parámetros adimensionales (tamaño, posición y relación de aspecto de la fisura). Se presenta también la metodología necesaria para su aplicación al estudio de la propagación de un defecto inicial. Los caminos de propagación calculados son comparados con los obtenidos en ensayos experimentales obteniendo una muy buena predicción

Fatigue crack propagation initiated from internal defects is one of the main mechanisms observed in components created using additive manufacturing techniques, as well as one of the most common mechanisms in high cycle fatigue (HCF). The propagation of these internal defects in round bars subjected to tensile loads tends to a circular shape, regardless of the irregular shape of the initiating defect, establishing a pattern known as fish-eye. In order to study the fatigue crack propagation of this type of defects, a series of closed-form equations are presented which allow the stress intensity factor (SIF) to be obtained in this geometry as a function of three dimensionless parameters (size, position and aspect ratio). The methodology necessary for its application to the study of fatigue crack propagation is also presented. The propagation paths calculated are compared with those obtained in experimental tests, obtaining a very good prediction.