A numerical analysis of the relation between CTOD and fatigue crack growth

Abstract

El cálculo de la vida a fatiga durante la etapa de propagación de la grieta se suele realizar relacionando da/dN con ΔK. Sin embargo, la influencia que en estos análisis tiene el parámetro ΔK debe recaer en algún otro parámetro no lineal cercano al frente de la grieta, ya que estos son los que realmente controlan la velocidad de crecimiento de la grieta. El principal objetivo del presente artículo es intentar mejorar la comprensión del crecimiento de grieta en fatiga empleando el desplazamiento de apertura de la punta de la grieta (CTOD). Este parámetro no ha sido muy empleado en el problema del cierre de grieta y su propagación en fatiga, teniendo un gran potencial. Por este motivo, se ha realizado un análisis numérico para un amplio rango de cargas de amplitud constante en dos aleaciones de aluminio (6016-T4 y 6082-T6). Cuando no se considera el contacto entre los flancos de la grieta se puede observar una relación bien definida entre el valor máximo de CTOD y ΔK, lo cual indica que no existe influencia de la relación de cargas y valida la mecánica de la fractura elástica lineal. Se ha encontrado una relación lineal entre los valores de CTOD y ΔK al considerar una doble escala logarítmica. Los valores de CTOD cuando se considera el contacto se superpone a los resultados sin contacto, únicamente cuando se emplea el ΔK efectivo, lo cual valida el concepto del cierre de grieta. Se ha encontrado una relación lineal entre da/dN y CTOD cuando se considera una doble escala logarítmica para la aleación de aluminio 6082-T6.