Resumen de Modelling the fatigue crack growth using the crack tip plastic deformation

D.M. Neto, E. R. Sérgio, F. V. Antunes

• español

  Este estudio presenta un modelo de elementos finitos para predecir la tasa de crecimiento de grieta por fatiga (FCG) en probetas del tipo Compact-Tension (CT) sometidas a cargas cíclicas tanto de amplitud constante como variable. El material estudiado es la aleación de titanio Ti-6Al-4V. El modelo numérico utiliza la deformación plástica en el vértice de la grieta para definir la liberación nodal y la consiguiente propagación de grieta. Las predicciones numéricas de la tasa de FCG para cargas de amplitud constante concuerdan bien con las mediciones experimentales, lo que indica que la deformación plástica cíclica es el principal mecanismo de daño. En el caso de sobrecargas simples, los resultados numéricos muestran que el cierre de grieta es responsable del efecto de las sobrecargas en el comportamiento de la tasa de FCG. El mismo comportamiento se observa en los bloques de carga baja-alta y alta-baja. El comportamiento transitorio observado entre bloques de carga de diferente amplitud se reduce fuertemente o desaparece cuando se desprecia el contacto entre los flancos de grieta en el modelo. Por lo tanto, el cierre de grieta puede explicar el retardo tanto en sobrecargas simples como en patrones de carga alta-baja.

• English

  This study presents a finite element model to predict the fatigue crack growth (FCG) rate in compact tension specimens under both constant and variable amplitude cyclic loadings. The material studied is the Ti-6Al-4V titanium alloy. The numerical model uses the plastic strain at the crack tip to define the nodal release and consequent crack propagation. The numerical predictions of the FCG rate for constant amplitude loading are in good agreement with the experimental measurements, which indicates that cyclic plastic deformation is the main damage mechanism. In case of single overloads, the numerical results show that crack closure is responsible for the effect of overloads on FCG rate behaviour. The same behaviour is observed in the low-high and high-low load blocks. The transient behaviour observed between loading blocks of different amplitude is strongly reduced or vanishes when the contact of crack flanks is neglected in the model. Thus, the crack closure is able to explain the retardation in both single overloads and in high-low load patterns.