Modelo microestructural para la predicción de fallo por fatiga en entallas

Abstract

El fallo por fatiga en componentes industriales tiene lugar principalmente en discontinuidades geométricas tales como agujeros, cambios de sección, ranuras, porosidades, etc., denominadas de forma general entallas o concentraciones de tensiones. La presencia de estas discontinuidades, cuyo origen puede estar en el propio diseño o en el proceso de fabricación, es en la mayoría de las ocasiones inevitable. Los métodos para predicción de fallo por fatiga debe tener en cuenta el efecto de las mismas. Las primeras técnicas para estudiar la rotura por fatiga eran de tipo fenomenológico. Empleaban correlaciones entre el valor de la tensión o la deformación en la zona de rotura y el número de ciclos que el componente podía resistir, pero no estudiaban directamente la grieta cuyo crecimiento es el responsable del fallo. Son lo que hoy se conoce como métodos clásicos de predicción de fatiga en entallas y han sido ampliamente utilizados en la práctica. Estos métodos consideran el material como un medio homogéneo y continuo, no teniendo en cuenta la microestructura del material. Desde hace unos veinte años se han venido desarrollando teorías de crecimiento de las denominadas grietas pequeñas, que de alguna manera tratan de extender la mecánica de fractura hasta ese régimen en que las grietas son del tamaño de la propia microestructura del material. En estas teorías se considera que el material es un medio heterogéneo y se incorpora la interacción entre la grieta y las sucesivas barreras del material, como pueden ser los bordes de grano, que limitan el deslizamiento plástico en el sólido. Estos modelos dan una idea bastante realista del proceso de propagación de grietas bajo una carga cíclica y conforman lo que se denomina Mecánica de la Fractura Microestructural. El modelado de la grieta se realiza utilizando la teoría de|