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Grieta o abertura pequeña

Datos de Sn

ResumenCon el fin de racionalizar las diferencias observadas en el comportamiento de crecimiento de las grietas grandes y pequeñas, se ha caracterizado la micromecánica de apertura de la punta de la grieta local para ambos regímenes de tamaño de grieta en una aleación de aluminio de alta resistencia. Se ha encontrado que el desplazamiento de apertura de la punta de la grieta, la carga de apertura de la punta de la grieta y el modo de apertura de la grieta difieren ampliamente para grietas grandes y pequeñas a intensidades de tensión cíclica equivalentes (ΔK). Los elevados desplazamientos de apertura de la punta de la grieta y las cargas de apertura de la grieta relativamente bajas y aproximadamente constantes para las microgrietas explican tanto su rápida tasa de crecimiento en relación con las grandes grietas como la ausencia de una intensidad de tensión umbral para las microgrietas. También se midieron los tamaños de las zonas plásticas de las puntas de las grietas, y se encontró que la relación entre el tamaño de la zona plástica y la longitud de la grieta para las grietas pequeñas es ∼ 1,0, mientras que para las grietas grandes la misma relación es ≪ 1. Las correcciones empíricas simples de ΔK se consideran inadecuadas para correlacionar el crecimiento de las grietas grandes y pequeñas. Se concluye que para las grietas pequeñas, la similitud de la mecánica de fractura elástica lineal no se aplica, y que debe formularse una fuerza motriz de grieta alternativa.

Grietas deutsch

En trabajos anteriores realizados en Waterloo se introdujeron parámetros basados en datos de fatiga por deformación efectiva y en datos de intensidad de tensión efectiva frente a la tasa de crecimiento de grietas. Los cálculos de la vida a la fatiga utilizando estos parámetros, combinados con las estimaciones de la tensión de apertura de grietas obtenidas experimentalmente, proporcionan predicciones precisas de la vida a la fatiga de los componentes entallados sometidos a historias de carga de servicio de amplitud variable. La información relativa a las tensiones de cierre de grietas en estado estacionario, los datos de la vida útil de la deformación efectiva y los datos de la intensidad de la tensión efectiva frente a la tasa de crecimiento de grietas pequeñas se obtienen a partir de ensayos de fatiga relativamente sencillos y económicos de probetas lisas en los que se insertan subcargas periódicas en un historial de carga de amplitud constante. Sin embargo, los datos necesarios para calibrar un modelo de cierre de grietas por fatiga de amplitud variable provienen de mediciones que consumen mucho tiempo del retorno de los niveles de cierre de grietas para las grietas pequeñas a un nivel de estado estable después de una subcarga (las grietas grandes, para las que las mediciones de cierre de grietas son más fáciles de hacer, no se pueden utilizar porque a los altos niveles de tensión en las muescas bajo cargas de servicio una muestra de ensayo utilizada se fracturaría).

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Factor de intensidad de la tensión

La mecánica de la fractura es el campo de la mecánica que se ocupa del estudio de la propagación de las grietas en los materiales. Utiliza los métodos de la mecánica sólida analítica para calcular la fuerza impulsora de una grieta y los de la mecánica sólida experimental para caracterizar la resistencia del material a la fractura.

Teóricamente, la tensión por delante de una punta de grieta afilada se vuelve infinita y no puede utilizarse para describir el estado alrededor de una grieta. La mecánica de la fractura se utiliza para caracterizar las cargas en una grieta, normalmente utilizando un único parámetro para describir el estado de carga completo en la punta de la grieta. Se han desarrollado varios parámetros diferentes. Cuando la zona plástica en la punta de la grieta es pequeña en relación con la longitud de la grieta, el estado de tensión en la punta de la grieta es el resultado de las fuerzas elásticas dentro del material y se denomina mecánica de la fractura elástica lineal (LEFM) y puede caracterizarse utilizando el factor de intensidad de la tensión

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El parámetro de caracterización describe el estado de la punta de la grieta que puede relacionarse con las condiciones experimentales para garantizar la similitud. El crecimiento de la grieta se produce cuando los parámetros suelen superar ciertos valores críticos. La corrosión puede hacer que una grieta crezca lentamente cuando se supera el umbral de intensidad de la tensión de corrosión. Del mismo modo, los pequeños defectos pueden provocar el crecimiento de grietas cuando se someten a cargas cíclicas. Conocida como fatiga, se ha descubierto que para las grietas largas, la tasa de crecimiento se rige en gran medida por el rango de la intensidad de la tensión

Tasa de liberación de energía

Las rocas y los minerales se fragmentan mediante procesos mecánicos. No se produce ningún cambio en su composición química. La meteorización física transforma una gran masa de roca en trozos más pequeños que se transportan y erosionan más fácilmente.

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a) Zonas naturales de debilidad: Incluso las rocas masivas tienden a agrietarse a lo largo de las zonas naturales de debilidad. Algunas de las más comunes son los planos de estratificación en las rocas sedimentarias, la exfoliación en las rocas metamórficas y las juntas en las rocas ígneas masivas. Mediante el levantamiento y la erosión, las rocas se elevan lentamente hasta la superficie de la Tierra, donde están libres del peso de la roca suprayacente; por tanto, sus fracturas se abren ligeramente. Esto permite que la meteorización química y física amplíe las grietas.

b) Actividad biológica: Los organismos vivos pueden influir en la meteorización química y física. La actividad de los organismos que ocupan las grietas produce ácidos, lo que favorece la meteorización química y el crecimiento de las microfisuras. La fuerza del sistema radicular en crecimiento también puede ayudar a abrir grietas y fracturas.

d) Expansión y contracción térmica: Los ciclos diarios de días calurosos y noches frías en las zonas desérticas pueden contribuir a la rotura de las rocas, ya que los distintos minerales poseen coeficientes de expansión térmica diferentes.

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