Correlation between the pivot node concept and fatigue crack closure

The study of fatigue crack growth has been commonly done by means of bi-dimensional models and assuming a homogeneous behaviour through the thickness. According to the specimen thickness, a state of plane stress or plane strain is presumed. However, recently, it has been shown that thickness effects influence the crack tip behaviour. These works have revealed a series of effects along the thickness with a strong influence on the crack front growth. One of the experimental evidences that can be explained as a direct consequence of these effects is the curvature of the crack. It is observed that when the crack advance, the crack front changes adopting a curved shape, growing faster at the interior than at the exterior. Two mechanisms can explain this effect: the first one is related to the crack closure effect near the surface. The second one, related to the plastic zone size decrement observed in a small region close to the surface, is due to ΔK being smaller near the surface than in the interior. Both mechanisms are difficult to evaluate separately. A series of works were devoted to study these effects. A research line has been focused in the analysis of the stress intensity factor distribution. These works evaluate the finite element model of an Al 2024-T35 compact tension specimen with no plastic wake effect introduced, according to the methodology developed by the authors. The three-dimensional behaviour in the vicinity of the crack front is simulated through numerical analysis with ANSYS code and J-integral method is used to determinate the curves of K evolution along the thickness. The main finding of these studies is that the distribution of K is not homogeneous. The overall values for the whole model accurately agree with the nominal K applied. The K profiles along the thickness are characterized by a series of parameters that allow us to analyze the distribution of K in terms of the expected Knom against variations of geometrical and external factors.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Determinación de propiedades mecánicas en materiales laminares a partir de un ensayo vibroacústico

Una de las limitaciones que nos encontramos al trabajar con materiales laminares (tipo film) es la correcta determinación de sus propiedades mecánicas. Los ensayos experimentales usuales como el de tracción no son siempre adecuados para evaluarlas, existiendo casos donde el propio procedimiento del ensayo afecta a la validez de los resultados. En este trabajo se propone una metodología no destructiva para caracterizar estos materiales a partir de ensayos vibro-acústicos. En general una membrana de un material dado responde a una excitación acústica (presión sonora) vibrando en un rango de pequeñas deformaciones. La vibración de la membrana es función de sus características dinámicas, a nivel de frecuencias y de modos de vibración propios. Esta respuesta, controlada la excitación a la que se somete la membrana, es medible, y por tanto puede ayudarnos a inferir sus características mecánicas. Sin embargo, esto no es inmediato. La interacción entre las ondas sonoras y la respuesta de la membrana (acoplamiento mecánico-acústico) es compleja y requiere un estudio cuidadoso, ya que puede verse afectada por multitud de factores como las fuentes de sonido, los puntos de toma de medida o las magnitudes de las mismas, entre otros. En este artículo se desarrolla una propuesta de ensayo experimental en la cual, analizados estos factores, nos permite dar respuesta al problema y obtener las propiedades mecánicas con una precisión mayor que en la de los ensayos clásicos. Se presentan además algunos ensayos preliminares que justifican la propuesta de trabajo.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.TEP-6604 Junta de Andalucia