Fracture Load Predictions in Short Glass Fiber Reinforced Polyamide 6 U-Notched Specimens Combining the Equivalent Material Concept and the Theory of Critical Distances

ABSTRACT: This article provides the prediction of fracture loads in single edge notched bending (SENB) specimens made of short glass fiber reinforced polyamide 6 (SGFR-PA6) and containing U-notches. The predictions are obtained through the combination of the equivalent material concept and the theory of critical distances (TCD). The latter is based on the material critical distance (L) and has a linear-elastic nature. This implies that in those materials exhibiting non-fully linear-elastic behavior, the determination of the material critical distance requires a calibration process that may be performed by fracture testing on notched specimens or through a combination of fracture testing and finite elements simulation. This represents a significant barrier for the application of the TCD on an industrial level. The proposed methodology defines an equivalent linear-elastic material on which the TCD may be applied through its basic formulation and without any previous calibration of the corresponding critical distance. It is applied to SGFR-PA6 SENB specimens, providing accurate predictions of the experimental fracture loads.The authors of this work would like to express their gratitude to the Spanish Ministry of Science and Innovation for the financial support of the project MAT2014-58443-P: “Análisis del Comportamiento en Fractura de Componentes Estructurales con Defectos en Condiciones de Bajo Confinamiento Tensional,” on the results of which this article is based

Influencia del contenido de humedad en el comportamiento a fractura de poliamida 6 reforzada con fibra de vidrio corta en condiciones entalladas

Este artículo presenta el análisis de la influencia del contenido de humedad en el efecto entalla observado en poliamida 6 reforzada con fibra de vidrio corta (SGFR-PA6). El estudio se basa en los resultados experimentales obtenidos en un programa experimental compuesto por 75 probetas de fractura considerando tres contenidos de humedad (0% (seco), 2% y 5%) con un contenido de fibra del 10 wt.% y cinco radios de entalla diferentes variando entre 0 mm (fisuras) y 2.0 mm. A través del análisis de la evolución de la tenacidad aparente se observa cómo se reduce el efecto entalla al aumentar el contenido de humedad. Además, se valida el uso de la Teoría de las Distancias Críticas (TDC) en la predicción de la tenacidad. El estudio se ha completado con el análisis de la evolución de los micromecanismos de fractura al variar el contenido de humedad y el radio de entalla. Para ello se ha utilizado la Microscopía Electrónica de Barrido (SEM). Los resultados obtenidos permiten relacionar la evolución de los micromecanismos de fractura presentes con la evolución de la tenacidad aparente.Los autores de este trabajo desean agradecer al MINECO del Gobierno de España por la financiación del proyecto MAT2014-58443-P, de cuyos resultados deriva este artículo

Predicción de cargas de rotura en SGFR-PA6 mediante el concepto del material equivalente y la teoría de las distancias críticas

Este artículo propone una combinación del Concepto de Material Equivalente (EMC) y de la Teoría de las Distancias Críticas (TDC) para obtener una predicción de cargas de rotura en poliamida 6 reforzada con fibra de vidrio corta (SGFRPA6) con entallas en U. La TDC utiliza una longitud característica del material L (distancia crítica) de naturaleza elásticolineal. Por ello, en aquellos materiales cuyo comportamiento no es completamente elástico-lineal, L requiere de calibración previa. La metodología propuesta define un material elástico-lineal equivalente donde la TDC pueda ser aplicada de manera sencilla y precisa sin necesidad de una calibración previa. El programa experimental está compuesto por 50 probetas SENB de SGFR-PA6, y se han obtenido predicciones precisas de las cargas de rotura obtenidas experimentalmente.Los autores de este trabajo desean agradecer al MINECO del Gobierno de España por la financiación del proyecto MAT2014-58443-P, de cuyos resultados deriva este artículo

Análisis del efecto entalla en la curva de transición dúctil-frágil del acero S690Q

Este artículo presenta un análisis del efecto entalla en la zona de transición dúctil-frágil del acero estructural S690Q, mediante la aplicación de la Curva Maestra de Entallas (CME). Para ello se determinó en primer lugar la temperatura de referencia (T0) del material, dando como resultado -110.8ºC. A continuación se realizaron ensayos de fractura sobre probetas SENB a tres temperaturas diferentes (-100 ºC, -120 ºC y -140ºC) dentro del rango de aplicación de la Curva Maestra del material (T0 ± 50ºC), lo cual permitió calibrar el valor de la distancia crítica del material (L). Los ensayos se realizaron sobre probetas con seis radios de entalla diferentes que van desde los 0 mm (fisuras) hasta los 2.0 mm. Los resultados muestran un claro efecto entalla en la zona de transición, con un aumento de la resistencia a fractura con el radio de entalla. Finalmente se muestran y validan las predicciones de la Curva Maestra de Entallas, herramienta que permite estimar la tenacidad aparente a fractura de aceros ferrítico-perlíticos entallados en la zona de transición dúctilfrágil del material, y que ha sido previamente validada por los autores en los aceros S275JR, S355J2 y S460M.Los autores de este trabajo desean agradecer al MINECO del Gobierno de España la financiación de los proyectos MAT2010-15721 y MAT2014-58443-P, de cuyos resultados se deriva este artículo

Análisis del efecto entalla en poliamida 6 reforzada con fibra de vidrio corta

Este artículo presenta el análisis del efecto entalla en poliamida 6 reforzada con fibra de vidrio corta. El estudio se basa en los resultados obtenidos en un programa experimental compuesto por 25 probetas de fractura con un contenido de fibra del 10% y con 5 radios de entalla diferentes entre 0 mm (fisuras) y 2.0 mm. Los resultados muestran un claro efecto entalla, el cual se analiza a través de la evolución de la tenacidad aparente y la aplicación de la Teoría de las Distancias Críticas. El estudio se ha completado con el análisis de la evolución de los micromecanismos de fractura al variar el radio de entalla. Para ello se ha utilizado la Microscopía Electrónica de Barrido. Los resultados obtenidos demuestran la relación directa de esta evolución con la tenacidad aparente.This paper presents an analysis of the notch effect on short glass fibre reinforced Polyamide 6 (SGFR-PA6). The research is based on the results of obtained in an experimental programme composed of 25 fracture specimens of 10 wt. % fibre content varying the notch radius from 0 mm (crack-like defect) up to 2.0 mm. The results show a clear notch effect. The notch effect is analysed through the evolution of the apparent fracture toughness and the application of the Theory of the Critical Distances. The research is completed with the analysis of the evolution of fracture micromechanisms when the radius increases by using Scanning Electron Microscopy (SEM) fractographies. It has been revealed a direct relation between this evolution and the apparent fracture toughness observations.Los autores de este trabajo desean agradecer al MINECO del Gobierno de España por la financiación del proyecto MAT2014-58443-P: “Análisis del comportamiento en fractura de componentes estructurales con defectos en condiciones debajo confinamiento tensional”, de cuyos resultados deriva este artículo

On the use of British standard 7910 option 1 failure assessment diagram to non-metallic materials

This paper provides a structural integrity assessment methodology for the analysis of non-metallic materials. The approach uses the British standard 7910 option 1 failure assessment diagram, originally proposed for the fracture-plastic collapse assessment of metallic materials. The methodology has been applied to 60 fracture specimens, combining 12 different materials and covering polymers, composites, and rocks. The results obtained validate the proposed assessment methodology and demonstrate its safety for the materials analysed here.The authors of this work would like to express their gratitude to the Spanish Ministry of Economy, Industry and Competitiveness for the financial support of the Project MAT2014-58443-P: “Análisis del comportamiento en fractura de componentes estructurales con defectos en condiciones debajo confinamiento tensional”, on the results of which this paper is based

Propuesta de curva S-N de diseño para aceros estructurales con bordes rectos cortados por plasma

Este artículo presenta una propuesta de curva de diseño a fatiga para aceros estructurales con bordes rectos cortados por plasma. El corte por plasma se enmarca, junto al oxicorte y al corte láser, dentro de los métodos de corte térmico. En relación con la vida en fatiga de componentes cortados mediante corte térmico la práctica totalidad de las normas de diseño consideran únicamente el oxicorte, sin que exista respaldo normativo para cortes realizados por plasma o por láser. Por este motivo se presenta en este documento un programa experimental de fatiga (S-N) sobre cuatro aceros (S355M, S460M, S690Q y S890Q) con bordes rectos cortados por plasma. Los resultados obtenidos para cada una de las 40 probetas ensayadas se han usado para determinar la correspondiente clase FAT del Eurocódigo, que ha sido validada finalmente con una amplia revisión de los resultados obtenidos en la literatura especializada.This paper presents a proposal of fatigue design curves for structural steels containing plasma cut straight edges. Plasma cutting is, together with flame cutting and laser cutting, one of the thermal cutting technologies. Concerning the fatigue performance of thermally cut structural components, design standards provide design curves for flame cut straight edges, but both plasma and laser cut straight edges are not covered. For this reason this document presents a fatigue experimental program (S-N) with four steels (S355M, S460M, S690Q y S890Q) presenting plasma cut straight edges. The obtained results in the 40 tested specimens have been used to derive the corresponding Eurocode FAT class, which has been finally validated through its application to a wide number of tests found in the literature.Los autores de este trabajo desean agradecer a la Comisión Europea la financiación del proyecto HIPERCUT: “High Performance Cut Edges in Structural Steel Plates for Demanding Aplications” (RFSR-CT-2012-00027), de cuyos resultados se deriva este artículo

Módulos en tecnología fin-line para frontal de RF en una VSAT de banda Ka

In this paper, the design and performance of a Ka band balanced mixer and a frequency multiplier (X5), using fin-line technology and commercially available low cost diodes, are described. The mixer achieves conversion losses less than 10 dB over a 26.5 – 31.25 Ghz frequency range and exhibits excellent LO to RF isolation (>35dB), handling IF frequencies up to 10 GHz. The frequency multiplier (X5) conversion losses are less than 25 dB and all the harmonic signals remain at least 22 dB below the carrier

Uso de la opción 1 del diagrama de fallo propuesto por la British Standard 7910 en materiales poliméricos y compuestos

En este artículo se establece una metodología para realizar evaluaciones de integridad estructural de materiales poliméricos y compuestos. El planteamiento se basa en el uso de la Opción 1 del Diagrama de Fallo (FAD) recogido en la British Standard 7910, originalmente propuesto para el análisis de la fractura -colapso plástico de materiales metálicos. La metodología se ha aplicado a 33 probetas de fractura, combinando 7 materiales diferentes, integrando polímeros y materiales compuestos. Los resultados obtenidos validan la metodología de evaluación propuesta y demuestran que es segura para los materiales analizados

Propuesta de curva S-N de diseño para chapas de acero estructural con agujeros cortados por láser

Este artículo presenta una propuesta de curva de diseño a fatiga para chapas de acero estructural con agujeros cortados por láser. El corte por láser se encuadra, junto al oxicorte y al corte por plasma, dentro de los métodos de corte térmico. En relación con la vida en fatiga de componentes con agujeros obtenidos mediante corte térmico la práctica totalidad de las normas de diseño no cubre este tipo de detalle estructural, limitándose a proporcionar curvas de diseño para agujeros taladrados o punzonados. Por este motivo, y por el hecho de que de entre todos los métodos de corte térmico el láser proporciona las mejores tolerancias geométricas en el corte de agujeros, se presenta en este documento un programa experimental de fatiga (S-N) sobre cuatro aceros (S355M, S460M, S690Q y S890Q) con agujeros cortados por láser. Los resultados obtenidos para cada una de las 40 probetas ensayadas se han usado para determinar la correspondiente clase FAT del Eurocódigo.This paper presents a proposal of fatigue design curves for structural steel plates containing laser cut holes. Laser cutting is, together with flame cutting and plasma cutting, one of the thermal cutting technologies. Concerning the fatigue performance of thermally cut structural components, design standards do not generally provide design curves for thermally cut holes, covering just drilled or punched holes. For this reason, and also because among the thermal cutting methods it is laser cutting the one providing the best geometric tolerances, this document presents a fatigue experimental program (S-N) with four steels (S355M, S460M, S690Q y S890Q) presenting laser cut holes. The obtained results in the 40 tested specimens have been used to derive the corresponding Eurocode FAT class.Los autores de este trabajo desean agradecer a la Comisión Europea la financiación del proyecto HIPERCUT: “High Performance Cut Edges in Structural Steel Plates for Demanding Aplications” (RFSR-CT-2012-00027), de cuyos resultados se deriva este artículo