Soluciones del factor de intensidad de tensiones para fisuras elípticas internas en barras cilíndricas sometidas a esfuerzos de tracción

Resumen

Existe un gran número de aplicaciones en las cuales los defectos internos, como poros o inclusiones, son la principal causa de la iniciación de fisuras por fatiga en piezas de geometría cilíndrica. En este trabajo se presentan las soluciones del factor de intensidad de tensiones para fisuras elípticas internas en geometrías cilíndricas sometidas a esfuerzos de tracción. Las soluciones han sido obtenidas mediante un análisis por elementos finitos, y se presentan tabuladas en función de tres parámetros adimensionales: el tamaño de la fisura frente al radio de la pieza, la relación de aspecto de la fisura elíptica y la posición relativa de la misma. Para la validación del modelo numérico desarrollado, las soluciones aportadas se han comparado con una serie de soluciones representativas disponibles en la literatura. Posteriormente, y para que el análisis en fatiga de este tipo de componentes sea completo, se establecen las condiciones para la recategorización de la fisura elíptica interna en una fisura semielíptica superficial que permita continuar el cálculo en fatiga cuando el defecto interno alcance la superficie de la pieza. Finalmente, se presenta una comparación con resultados experimentales de la evolución del crecimiento de fisuras por fatiga iniciada a partir de defectos internos en probetas cilíndricas sometidas a cargas de tracción, lo que permite evaluar la capacidad de las soluciones proporcionadas para el análisis de crecimiento de grietas de fatiga en esta geometría.