Some experimental observations of crack-tip mechanics with displacement data

Estudio de la mecánica en el vértice de la grieta mediante datos de desplazamiento.In the past two decades, crack-tip mechanics has been increasingly studied with full-field techniques. Within these techniques, Digital Image Correlation (DIC) has been most widely used due to its many advantages, to extract important crack-tip information, including Stress Intensity Factor (SIF), Crack Opening Displacement, J-integral, T-stress, closure level, plastic zone size, etc. However, little information is given in the literature about the experimental setup that provides best estimations for the different parameters. The current work aims at understanding how the experimental conditions used in DIC influence the crack-tip information extracted experimentally. The influence of parameters such as magnification factor, size of the images, position of the images with respect the crack-tip and size of the subset used in the correlation is studied. The influence is studied in terms of SIF and T-stress by using Williams’ model. The concept of determination of the K-dominance zone from experimental data has also explored. In this regard, cyclic loading on a fatigue crack in a compact tension (CT) specimen, made of aluminium 2024-T351 alloy, has been applied and the surface deformation ahead of the crack tip has been examined. The comparison between theoretical and experimental values of KI showed that the effect of subset size on the measured KI is negligible compared to the effect of size of the image.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Experimental and analytical study of cracks under biaxial fatigue

Most mechanical components experience multi-axial cyclic loading conditions during service. Experimental analysis of fatigue cracks under such conditions is not easy and most works tend to focus more on the simpler but less realistic case of uni-axial loading. Consequently, there are many uncertainties related to the load sequence effect that are now well known and are not normally incorporated into the growth models. The current work presents a new methodology for evaluating overload effect in biaxial fatigue cracks. The methodology includes evaluation of mixed-mode (KI and KII) stress intensity factor and the Crack Opening Displacement for samples with and without overload cycle under biaxial loading. The methodology is tested under a range of crack lengths. All crack-tip information is obtained with a hybrid methodology that combines experimental full-field digital image correlation data and Williams' elastic model describing the crack-tip field.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Study of the stress intensity factors in the bulk of the material with synchrotron diffraction

Artículo de Proceedings de Congreso Internacional Fatigue2017In this work we present the results of a hybrid experimental and analytical approach for estimating the stress intensity factor. It uses the elastic strains within the bulk obtained by synchrotron X-ray diffraction data. The stress intensity factor is calculated using a multi-point overdeterministic method where the number of experimental data points is higher than the number of unknowns describing the elastic field surrounding the crack-tip. The tool is tested on X-ray strain measurements collected on a bainitic steel. In contrast to surface techniques the approach provides insights into the crack tip mechanics deep within the sample.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. The authors are grateful to the ESRF for ID15 beamtime awarded under MA-1483. Financial support of Universidad de Malaga through Plan Propio, Junta de Andalucía through Proyectos de Excelencia grant reference TEP-3244, Campus de Excelencia Internacional del Mar (CEIMAR) and Ministerio de Economia y Competitividad through grant reference MAT2016-76951-C2-2-P is also acknowledged. PJW acknowledges an ERC advanced grant

Proyecto pedagógico de aula orientado a la novelización multimodal de Pereira, para el fortalecimiento de la producción de textos narrativos tipo libro-álbum en estudiantes de grado 11

Esta investigación surge de la necesidad de trabajar la producción textual desde otras narrativas, esto se lleva a cabo mediante un proyecto pedagógico de aula en grado 11. Se tiene como premisa el contexto pereirano (novelización de Pereira). Además, se alude al texto multimodal y a las narrativas visuales como herramientas pedagógicas para la realización de un texto significativo. El proyecto pedagógico tiene como meta final la construcción de un libro-álbum en el que se vea reflejada la historia de Pereira, todo esto se llevará a cabo por medio de 12 metas. En términos teóricos el proyecto tiene como base el lenguaje, el lenguaje escrito, el lenguaje visual, la producción de texto narrativo, la novelización, la multimodalidad y el proyecto pedagógico de aula, con el fin de dar respuesta a la problemática de producción textual. El marco metodológico de este trabajo tiene un enfoque investigativo de tipo cualitativo básico no aplicado, con un diseño de carácter etnometodológico de nivel descriptivo, orientada a una población de estudiantes de grado 11

Sobrecargas en crecimiento de grietas por fatiga biaxial

El presente trabajo se centra en el estudio de grietas de fatiga bajo cargas biaxiales. Se presenta una nueva metodología para evaluar el efecto de las sobrecargas basada en la evaluación experimental del factor de intensidad de tensiones efectivo y de la apertura de la grieta (Crack Opening Displacement, COD). El estudio se ha realizado en probetas cilíndricas de acero de bajo contenido en carbono sometidas a cargas de tracción y torsión. Los datos experimentales se han obtenido mediante la técnica de correlación de imágenes digitales. Se ha comparado la evolución de la grieta con y sin sobrecarga. Además, se ha utilizado un procedimiento de detección de carga de apertura. Dicho procedimiento se había desarrollado previamente en fatiga uniaxial para el caso biaxial. Dicho procedimiento permite poner de manifiesto el cambio originado por un ciclo de sobrecarga.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Numerical analysis of the influence of the last cycle scheme on plasticity induced crack closure

D. Camas, F.V. Antunes, B. Moreno, A. Gonzalez-Herrera, Numerical analysis of the influence of the last cycle scheme on plasticity induced crack closure, Book of Abstracts of the 3rd International Conference on Structural Integrity, pp. 185.Plasticity induced crack closure is considered the main mechanism related to the premature contact of the crack flanks when a crack grows under cyclic loadings. This phenomenon has been studied numerically since the early 70s, when some researchers approached to metal fatigue problems by means of the finite element analysis. The numerical analysis requires the development of a plastic wake. How this plastic wake is developed has influence on the crack closure results and a great impact on the computational cost. When running a finite element analysis, it is not possible to consider all the loading cycles involved in an experimental test. The numerical effort is not acceptable. Therefore, in this work, the crack growth scheme is analyzed. In particular, the influence of the number of loading cycles after releasing the last set of nodes on plasticity induced crack closure results is studied. A CT aluminum specimen has been modelled three-dimensionally and several simulations have been run to evaluate the influence of the loading cycles after releasing the last set of nodes. The numerical analysis is made in terms of crack closure and opening values.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Comportamiento cíclico de una acero St-52-3N: Influencia de los módulos de elasticidad en las estimaciones de vida a fatiga

Dada la dependencia de los módulos de elasticidad en los métodos de estimación de vida a fatiga, se analiza el comportamiento cíclico y la variación de estos con el grado de deformación. En este estudio se llevan a cabo una serie de experimentos de fatiga uniaxial en control de deformación, con R=-1, a bajo número de ciclos y a temperatura ambiente, para caracterizar el comportamiento cíclico del acero al carbono St-52-3N. Se realizaron ensayos de fatiga uniaxial tanto de tracción como de torsión. Se compara los valores de los módulos de elasticidad monotónico y cíclico, además de los valores cíclicos correspondientes a los segmentos de descarga y carga (E1 ,E2) (acordes con ISO/DIS 121106). Se pone de manifiesto la variabilidad cometida al calcular el incremento de deformación plástica según el Método Estándar de ensayo que utilicemos (BS/ISO, ASTM, AECMA) y que determinará en cada caso la estimación del módulo de elasticidad cíclicoUniversidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tec

Evaluación de la zona plástica en fatiga para un acero bainitico mediante difracción de rayos x

En este artículo se presenta una nueva metodología para medir la zona plástica de una grieta en fatiga. Se han adquirido datos de difracción de rayos X sincrotrón para una probeta Compact Tension de acero bainítico, en el plano medio a través del espesor. Estos datos han sido traducidos a campos 2D de deformación en torno al vértice. Se ha generado un campo de deformación angular artificial para, en consonancia con los anteriores, obtener el campo de deformación equivalente de Von Mises. La aplicación de la ley de comportamiento elástico ha permitido hallar campos de tensión equivalente entorno al vértice de grieta. Así, se permite estimar la zona plástica y sus dimensiones. Finalmente se estudia la precisión de la metodología a través de una comparación con los modelos de zona plástica de Irwin y de Dugdale.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech Los autores agradecen la financiación aportada para la realización de este trabajo al Ministerio de Economía y Competitividad (referencia MAT2016-76951-C2-2-P) y al Fondo Social Europeo a través de la Iniciativa de Empleo Juvenil (referencia UMAJI84)

Influencia del tamaño mínimo de elemento en el análisis tridimensional por elementos finitos del cierre de grieta inducido por plasticidad

Because of the increase of the computational power, during last years the use of three-dimensional finite element models to analyse the plasticity induced crack closure phenomenon has spread. However, the methodology employed is directly inherit from bi-dimensional analysis. As is well known, several numerical parameters can affect to the obtained results, being one of them, the mesh size close to the crack front. In the present work, a CT aluminium alloy specimen has been three-dimensionally modelled in order to analyse the influence of the mesh size close to the crack front. The results have been analysed in terms of the crack opening and closure values as well as taking into account the strain and stress fields around the crack front.Debido al incremento de la capacidad computacional disponible hoy en día, en los últimos años se ha extendido el uso de modelos tridimensionales para el análisis del cierre de grieta en fatiga empleando el método de los elementos finitos. Sin embargo, la metodología que se emplea es directamente heredada de los modelos bidimensionales. Es bien conocido que diferentes parámetros numéricos pueden afectar a los resultados obtenidos, siendo uno de ellos el tamaño de la malla en el entorno del frente de la grieta. En el presente trabajo, se ha modelado tridimensionalmente una probeta CT de una aleación de aluminio, con objeto de evaluar la influencia del tamaño de la malla en el entorno del frente de la grieta, analizando los resultados en función de los valores de apertura y cierre de la grieta, así como considerando los campos de tensiones y deformaciones entrono al frente de la grieta.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Determinación experimental de la carga de apertura de grieta en fatiga bajo cargas aleatorias

El concepto de carga de apertura o cierre de grieta es ampliamente utilizado en fatiga para justificar el comportamiento del crecimiento de grietas con distintas relaciones de carga y el efecto de interacción de las cargas. Hasta la fecha son numerosas las técnicas experimentales propuestas para medir la apertura de grieta y entre ellas los métodos de flexibilidad son ampliamente utilizados por su simplicidad. En este trabajo se propone una modificación del método propuesto por la ASTM y se presentan los resultados obtenidos en ensayos de crecimiento de grietas por fatiga bajo cargas aleatorias. Así mismo, los valores experimentales de cargas de apertura son comparados con los calculados analíticamente por un modelo de simulación tipo “strip-yield” implementado en el software NASGRO. En general, se ha encontrado una concordancia razonablemente buena entre los valores experimentales y los obtenidos por simulación.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. Los autores agradecen la financiación aportada para la realización de este trabajo al Ministerio de Economía y Competitividad (referencia MAT2016-76951-C2-2-P)