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Abstract:
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El uso efectivo de la mecánica de la fractura elástica lineal para describir el
comportamiento a fractura (tenacidad de fractura, KIc) y fatiga (cinética de propagación de
grietas, da/dN) de materiales frágiles requiere de un procedimiento eficaz para introducir
una prefisura aguda en las muestras a ensayar, lo cual es un problema difícil, costoso y
controvertido cuando se trata de este tipo de materiales. En este trabajo primeramente, y
con el propósito de eliminar el proceso de prefisuración, se estudia la efectividad de la
utilización de los factores de intensidad de tensiones modificados propuestos en la
literatura para estimar la tenacidad de fractura real del material a partir de resultados
experimentales obtenidos con el método de la entalla en V (SEVNB), el estudio se realiza
con metales duros (WC-Co). Sin embargo, si se pretende conocer la da/dN es necesario
contar con una grieta y por tanto realizar la prefisuración del material. En este marco de
ideas, primero se realiza un análisis crítico en términos teóricos y prácticos de los
diferentes métodos que existen en la literatura para prefisurar materiales frágiles. Se
complementa y sustenta dicho estudio con un análisis por elementos finitos para
determinar la distribución de esfuerzos para las tres metodologías de prefisuración más
utilizadas (compresión axial, compresión en 4-puntos y sándwich). A continuación, una
vez seleccionada la técnica de compresión en 4-puntos como la más idónea, el análisis
por elementos finitos se extiende para describir la influencia del radio de curvatura y
profundidad de la entalla, del esfuerzo máximo de flexión aplicado bajo cargas cíclicas y
del modulo de Young del material. Finalmente, los valores y rangos estimados con el
modelo por elementos finitos se corroboraron experimentalmente a partir de los ensayos
de prefisuración realizados con cinco calidades de WC-Co. |
