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Tenacidad a la fractura

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Eric Gmz

on 23 September 2015

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Transcript of Tenacidad a la fractura

TENACIDAD A LA FRACTURA
GRIETA DE GRIFFITH
Tenacidad a la fractura
La tenacidad a la fractura describe la facilidad con la cual se propaga una grieta o defecto en un material y por ende establece las condiciones óptimas de diseño.
Estos defectos limitan al material a soportar tensiones ya que al tener el material imperfecciones los esfuerzos se concentran y amplifican en estas áreas.
La tenacidad es una medida de la cantidad de energía que un material puede absorber antes de fracturar. Evalúa la habilidad de un material de soportar un impacto sin fracturarse.


Efecto de la temperatura en el comportamiento a fractura del polietileno de alta densidad.
EJEMPLO
ERIC GOMEZ CUEVAS
OSCAR TELLO PICHARDO
La tenacidad de fractura se representa por el símbolo
K lc, y es el valor crítico del factor de intensidad de tensiones en el frente de una
grieta necesario para producir el fallo catastrófico bajo una carga uniaxial. El subíndice
«I» hace referencia a una carga modo I (uniaxial) y «C» hace referencia a
critico. Un ejemplo sencillo del concepto de tenacidad de fractura se encuentra al
inflar un globo con un pequeño agujero. Cuando la presión interna del globo alcanza
un valor crítico, se origina el fallo catastrófico en el agujero (esto es, el globo
estalla). En general, el valor de la tenacidad de fractura viene dado por


donde Y es un factor geométrico adimensional de orden de la unidad, es la tensión total aplicada en el momento de la rotura y a es la longitud de una grieta superficial (o la mitad de la longitud de una grieta interna). La tenacidad de fractura
(* IC) tiene unidades de .
GRIFFITH
Griffith fue el primero en abordar adecuadamente el rol de las grietas en fractura frágil (1920). Nótese que en fractura frágil, las grietas se propagan en un campo elástico, puesto que no hay deformación plástica. El problema que se aborda aquí consiste en considerar que se tiene un material dado, con una grieta (ya existente) de extremos agudos, y de tamaño y geometría conocidos, y un nivel de esfuerzo conocido. La pregunta es: ¿se propagará esa grieta bajo tales condiciones?
Teoría de Griffith sobre la fractura frágil
Durante la propagación de una grieta se produce lo que se denomina liberación de energía de deformación elástica, o sea, parte de la energía que es almacenada en el material (Teoría de Clapeyron) cuando es deformado elásticamente. También se forman nuevas superficies en las caras de la grieta cuando ésta se extiende, lo cual origina un incremento en la energía superficial del sistema. Griffith desarrolló un criterio para la propagación de una grieta elíptica realizando un balance energético entre estas dos energías. Demostró que la tensión crítica que se requiere para propagar una grieta en un material frágil viene dada por
Análisis de tensiones en el entorno del fondo de una grieta
Al continuar explorando el desarrollo de la mecánica de la fractura, es importante examinar la distribución de tensiones en la vecindad del fondo de la grieta. Existen tres maneras fundamentales, o modos, mediante los cuales una carga puede actuar sobre una grieta, y cada uno produce desplazamientos diferentes en la superficie de la misma
El modo I es una carga de apertura ó de tracción, mientras los modos II y III son modos de deslizamiento y de desgarre, respectivamente. El modo I es el que ocurre con mayor frecuencia y el único que será tratado en este módulo teórico de mecánica de la fractura.
EJEMPLO
OBJETIVO
OBSERVAR EL COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES POLIMERICOS ANTE LA PROPIEDAD DE TENACIDAD A LA FRACTURA E INDAGAR EN LO QUE LLAMAMOS GRIETA DE GRIFFITH Y TRATAR DE RESOLVER EJERCICIOS BAJO ESTOS CRITERIOS
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