Resumen de Estudio del factor de intensidad de tensiones de una fisura contenida en un eje giratorio

Lourdes Rubio, M. Esteban, Belén Muñoz Abella, Patricia Rubio Herrero

• español

  En este estudio se ha determinado el Factor de Intensidad de Tensiones (FIT) en el frente de una fisura contenida en un eje giratorio. Para la determinación, se ha desarrollado un modelo dinámico en 3D mediante un código comercial de elementos finitos. El modelo de eje es el conocido Jeffcott rotor constituido por un eje de sección constante en cuya sección central se coloca un disco. La fisura se localiza en las inmediaciones de la sección central. Para la determinación del FIT se utilizan los desplazamientos entre las caras de la fisura. En el estudio se han analizado distintas profundidades de fisura y distintas velocidades de giro coincidiendo con velocidades próximas a los armónicos: a 1/2, 1/3 y 1/4 de la velocidad crítica. Se presentan resultados para el FIT dinámico en varios puntos a lo largo del frente de la grieta durante una rotación completa, mostrando que el FIT aumenta con la velocidad y con la profundidad de la grieta. Se demuestra también que los valores de FIT en condiciones estáticas y dinámicas son diferentes y que, en consecuencia, el comportamiento “breathing” de la fisura también se ve afectado por la velocidad de rotación del eje.

• English

  In this study, the Stress Intensity Factor (SIF) at the front of a crack contained in a rotating shaft has been determined. For the determination, a 3D dynamic model has been developed using a commercial finite element code. The shaft model is the well-known Jeffcott rotor model consisting of a constant section shaft with a disc in the central section. The crack is located in the vicinity of the centre section. The specific fracture modulus is used to determine the SIF. Different crack depths and different rotational velocities have been analysed in the study, coinciding with velocities close to the harmonics: at 1/2, 1/3 and 1/4 of the critical velocity. Results are presented for the dynamic SIF at various points along the crack face during a full shaft rotation showing that the SIF increases with velocity and with crack depth. It is also shown that the SIF values under static and dynamic conditions are different and that, consequently, the crack breathing behaviour is also affected by the shaft rotation speed.