Resumen de Effective stress intensity factor evaluation using thermoelastic stress analysis and digital image correlation

Alonso Camacho Reyes, José Manuel Vasco Olmo, Elías López Alba, L. Felipe Sesé, Ángel Jesús Molina Viedma, Juan Antonio Almazán Lázaro, Francisco Alberto Díaz Garrido

• español

  En los últimos tiempos, el debate sobre los mecanismos que gobiernan el fenómeno de retado en el crecimiento de grieta se ha centrado principalmente en demostrar la existencia del cierre prematuro de grieta y las dificultades para cuantificar la tensión inducida durante la propagación dela grieta. Por tanto, la mayoría de los métodos experimentales empelados se basan en la medida directa o indirecta de fuerzas de contacto entre las caras de la grieta cuando ésta empieza a cerrarse.

  Sin embargo, estos métodos dependen de múltiples factores a menudo difíciles de controlar, lo que ha contribuido a poner en cuestión la credibilidad de los mismos. Por esta razón, se han empleado dos técnicas experimentales de nueva generación como son Correlación Digital de Imágenes 2D (DIC-2D) y Análisis Térmoelástico de Tensiones (TSA) para analizar la influencia del fenómeno de retardo en el crecimiento de grieta durante ensayos a fatiga realizados con dos tipos de aluminios (Al2024-T3 y Al7050) a diferentes relaciones de carga. Para el caso de TSA, la técnica parece presentar un enorme potencial para la evaluación del retardo en el crecimiento de grieta, ya que los fenómenos que ocurren en el vértice de la grieta se cuantifican directamente a partir de los cambios de temperatura que tienen lugar en las inmediaciones de la misma. Las medidas experimentales obtenidas con ambas técnicas se han combinado con modelos matemáticos basados en los potenciales complejos de Muskhelishvili para obtener el valor de ΔK efectivo. Los resultados obtenidos con ambas técnicas concuerdan de manera muy satisfactoria mostrando en ambos casos la variación del factor de intensidad de tensiones a medida que la relación de carga R varía desde 0.1 a 0.5, lo que pone de manifiesto la capacidad de ambas técnicas para cuantificar el efecto de retardo debido al cierre de grieta,

• English

  During the last decades, the debate over the mechanisms governing fatigue crack shielding has been mainly focused on demonstrating the existence of fatigue crack closure and the difficulties on quantifying the induced stress during crack propagation. Hence, most adopted experimental methods have been based on the direct or indirect measurement of contact loads between crack surfaces as the crack stars closing. Nevertheless, these methods depend of many factors sometime difficult to control, which has contributed to question their reliability by many authors. For this reason, two modern well stabilised, full-field, non-contact experimental techniques, namely 2D Digital Image Correlation (2D-DIC) and Thermoelastic Stress Analysis (TSA), have been analysed to evaluate the influence crack shielding during fatigue experiments conducted on two aluminiums (Al2024-T3 and Al7050) tested at different R-ratios. In the particular case of TSA, the technique appears to have a great potential in the evaluation of fatigue crack shielding since crack tip events are inferred directly from the temperature changes occurring at the crack tip rather than from remote data. Experimental data from both techniques haven employed in combination with two different mathematical models based on Muskhelishvili’s complex potentials to infer the ΔK effective. Results from both techniques agree quite well, showing a variation in the stress intensity factor range as the R-ratio changes from 0.1 to 0.5 illustrating the potential ability of both techniques to account for the effect of shielding due to crack closure.