Introduccion Mecanica de Fractura

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INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE FRACTURA Caso Liberty Ships (barco de guerra) Destrozado por una rotura frágil. Un fallo donde estuvo implicado la fatiga y la corrosión bajo tensión

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INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE FRACTURA

Caso Liberty Ships (barco de guerra).Destrozado por una rotura frágil.

Un fallo donde estuvo implicado la fatiga y la corrosión bajo tensión

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INTRODUCCIÓN

Componente económica.

Ejemplo.Los costes de corrosión se sitúan en entre el 2% y el

5.5%PBI.Componente Humana.

Los fallos por fractura puede llegar a tener la peor de las consecuencias: la perdida de las vidas humanas

Tiene la importancia en la consecuencia en que radican los fallos.

Componente ambiental.

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Las grietas existen en las partes aun antes de que el servicio comience y que las grietas puedan crecer durante el servicio, a conducido a la frase “diseño tolerante al daño”.

La mecánica de fractura es una rama de la mecánica de solidos deformables ocupada del estudio de la estabilidad estructural de materiales, considerando la formación y propagación de grietas o defectos en materiales y analizando condiciones tensionales con la concentración de tensiones debida a dichos defectos.

DEFINICIÓN

Es la separación de un solido en tensión en dos o mas piezas.

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La mecánica de fractura permite mejorar el diseño de productos, así como procesos de fabricación e inspección para controlar la propagación de defectos que podrían llevar al fallo de sus componentes, pero sin la necesidad de usar coeficientes de seguridad injustificados. Aplica las teorías de elasticidad y plasticidad, a los defectos cristalográficos microscópicos de los materiales para predecir la fractura macroscópica mecánica en los cuerpos. La fractografía es altamente utilizada en la mecánica de fractura para entender las causas de falla y verifica las predicciones teóricas identificando las fallas reales.

IMPORTANCIA

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La herramienta de análisis es la mecánica de la fractura elástica lineal (MFEL) y la no lineal (MF no lineal).

El gobierno y sus normas ordenan inspecciones periódicas en busca de grietas

Objetivo: Estudiar el comportamiento de los materiales

cuando se encuentra sometido a un estado de tensiones en presencia de defectos.

Antecedentes:

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TIPOS DE FRACTURAS:

La fractura dúctil ocurre después de una intensa deformación platica y se caracteriza por una lenta propagación de la grieta.

La fractura Frágil se produce a lo largo de los planos cristalográficos llamados planos de fractura y tiene una rápida propagación de la grieta.

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Mecánica de fractura elástico lineal Actúa reduciendo

la sección resistente

Colapso plásticoMecánica de fractura elástico plástica

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La fractura transgranular, las grietas propagan cortando los granos.

La fractura intergranular, las grietas propagan a lo largo de la frontera del grano.

MECANISMO DE FRACTURA

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FRACTURA FRÁGIL ( MFEL)La mayoría de las fracturas frágiles son transgranulares o sea que se propagan a través de los granos. Pero si los limites de grano constituyen una zona de debilidad, es posible que la fractura se propague intergranularmente. Las bajas temperaturas y las altas deformaciones favorecen la fractura frágil.

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FRACTURA DUCTILEsta fractura ocurre bajo una intensa deformación plástica.

La fractura dúctil comienza con la formación de un cuello y la formación de cavidades dentro de la zona de estrangulamiento. Luego las cavidades se fusionan en una grieta en el centro de la muestra y se propaga hacia la superficie en dirección perpendicular a la tensión aplicada. Cuando se acerca a la superficie, la grieta cambia su dirección a 45° con respecto al eje de tensión y resulta una fractura de cono y embudo.

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(MFEL) Antecedentes históricos para el estudio de la fractura dúctil y frágil.

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Factor de intensidad de tensiones (Irwin 1957):

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Modos de propagación de grietas

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MFEL

Formulas denominadas serie de willans

Y: factor de modificación de la intensidad del esfuerzo.

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Perno FracturadoEl perno presenta recubrimiento de zinc, la falla se localizó a la altura del hilo número 13, empezando a contar desde la cabeza. Este corresponde al primer hilo de trabajo del perno, dado que hasta este punto se apretó la tuerca. La superficie de fractura presenta formación de óxidos férricos y ferrosos.

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Cigüeñal FracturadoEste es un ejemplo de una fractura por fatiga causada por tensión pura donde las concentraciones del esfuerzo están ausentes y una grieta se puede formar en cualquier lugar de la sección transversal. En este caso se formo en una cascarilla del forjado creció en forma simétrica hacia afuera y linealmente produjo una fractura frágil sin advertencia previa.

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