Prueba de crecimiento de grietas Fatiga

El fallo por fatiga es un proceso en dos etapas que combina el inicio de la grieta y el crecimiento hasta que se produce el fallo. HBK ofrece una gama de modelos de crecimiento de grietas, así como servicios de prueba y caracterización llave en mano que le permiten estimar con precisión el crecimiento de las grietas.

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Curva de crecimiento de grietas Fatiga

El comportamiento del crecimiento de grietas Fatiga se representa comúnmente mediante una curva de tasa de crecimiento de grietas, que ilustra cómo las grietas en un material se propagan bajo carga cíclica.

Esta curva se divide típicamente en tres regímenes: Región I, donde el crecimiento de grietas es muy lento e influenciado por el factor de intensidad de tensión umbral (∆K_th), por debajo del cual no ocurre un crecimiento medible; Región II, el régimen de París, donde el crecimiento de grietas sigue una tendencia estable y predecible descrita por la ley de París con su coeficiente específico del material (C) y exponente (n); y Región III, donde el crecimiento de grietas se acelera rápidamente a medida que se acerca a la tenacidad a la fractura del material (K_c), lo que conduce a la falla final.

AMCT crack growth test with extensometer

Prueba de crecimiento de grietas Fatiga

Las pruebas de crecimiento de grietas por fatiga generalmente comienzan con un agrietamiento previo para crear una grieta inicial natural y definida en la punta de la muesca, lo que garantiza un inicio realista de la grieta. Tradicionalmente, se han utilizado dos métodos principales: el método de aumento de K para medir tasas de crecimiento de grietas más altas en las regiones II y III, y el método de disminución de K para estimar tasas de crecimiento bajas en la región I y determinar el factor de intensidad de tensión umbral (∆Kth).

Sin embargo, el método de disminución de K ha sido criticado por no ser conservador y a menudo producir valores ∆Kth demasiado altos. Para evitar estimaciones tan optimistas, el AMCT adopta el método CPCA (Compression-Precracking Constant Amplitude) propuesto por el profesor Newman [1]. El método CPCA mitiga los problemas asociados con el cierre de grietas inducido por plasticidad, lo que permite medir la tasa de crecimiento efectivo de grietas en las tres regiones.

Las pruebas de crecimiento de grietas Fatiga permiten a los ingenieros diseñar componentes con márgenes de seguridad adecuados, establecer intervalos de inspección y aplicar enfoques de tolerancia al daño que mejoran la durabilidad y la confiabilidad en aplicaciones exigentes como las industrias aeroespacial, energética y automotriz.

[1] Newman Jr, JC y Yamada, Y. (2010). Métodos de preagrietamiento por compresión para generar datos de tasa de crecimiento de grietas por fatiga cercanas al umbral. Revista Internacional de Fatiga, 32(6), 879-885. [En línea] https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2009.02.030

Beneficios clave de los ensayos de crecimiento de grietas por fatiga

Proporciona propiedades materiales clave para la industria aeroespacial:
- Coeficiente y exponente de París (C & n)
- Umbral de crecimiento de grietas por fatiga (∆K_th)
- Tenacidad de fractura estimada (K_Ic)
- Exponente del coeficiente R de Walker (p)
- Parámetro WholeLife / TotalLife (ρ*)
- Parámetros de Forman
- Los parámetros de Austen
Mejore la durabilidad y confiabilidad del producto con un enfoque de tolerancia al daño

$AMCT crack growth test with extensometer and fractire gauge (front view)$

$AMCT specimen with fracture guage and quantumX$

Capacidades de ensayo

Técnicas de monitorización de la longitud de grietas
- Galgas de fractura
- Galgas de desplazamiento de apertura de grieta (COD)
- Cámaras

Geometrías de las muestras
- Tracción compacta (CT)
- Tracción con grieta en un solo borde cargada excéntricamente (ESET)

Método de aumento de K
Preagrietamiento por compresión-compresión

Ensayos según normas

ASTM E647-24 - Método de prueba Estándar para la medición de las tasas de crecimiento de grietas Fatiga
NORMA BS ISO 12108: 2018 - Materiales metálicos - Ensayos de fatiga - Método de crecimiento de grietas por fatiga
Las pruebas se realizan siguiendo una combinación de mejores prácticas de los estándares.

Preagrietamiento por compresión-compresión y método de carga de amplitud constante

Elimina el cierre de grietas inducido por la plasticidad
Permite medir el ∆K_th efectivo
Método de prueba adecuado para los tres regímenes.

Resultados para CAE

Confianza respaldada por los datos analizados: ofrecemos un análisis exhaustivo de los los resultados de los ensayos.
Resultados para CAE : proporcionamos parámetros listos para usar en CAE y simulación. Los datos se pueden importar fácilmente a nCode DesignLife:
- Crecimiento de grietas: Un enfoque de mecánica de fracturas convencional para estimar la vida útil por fatiga, con múltiples leyes de crecimiento, múltiples algoritmos de bucle y un modelo de retardo opcional.
- Vida entera: Un enfoque moderno que unifica las etapas de iniciación y propagación combinando los principios de deformación-vida y mecánica de fracturas, junto con un modelo de plasticidad de punta de grieta multiaxial que tiene en cuenta los efectos de retardo de sobrecarga y tensión media. Principales características: Predicción de la vida en Fatiga y correlación entre la prueba y el CAE | HBK

Confianza y fiabilidad - Proporcionamos curvas de diseño para la optimización del producto.

Documentos técnicos

Halfpenny, A., Bagni, C., Vervoort, S. y Chabod, A. (2025) «De la Ley de París al método de la "vida total": una revisión exhaustiva de las leyes y modelos de crecimiento de grietas por fatiga», Congreso Mundial NAFEMS 2025, Salzburgo, Austria. [En línea]. Disponible:https://www.nafems.org/publications/resource_center/nwc25-0007000-paper/.
Halfpenny, A., Bagni, C., Chabod, A. y Vervoort, S. (2025) «Una revisión exhaustiva de las leyes y modelos de crecimiento de grietas por fatiga», Procedia Estructural Integrity, 75, págs. 219-233.
Halfpenny, A., Bagni, C., Chabod, A. y Vervoort, S. (2025) «Método "Total-Life": obtención de predicciones precisas de la vida a fatiga combinando el enfoque deformación-vida con la mecánica de fractura», Procedia Estructural Integrity, 75, págs. 234-244.

ISO standards quality control assurance warranty business technology concept.; Shutterstock ID 1253334961

Prestigio

El AMCT de HBK es una instalación de pruebas de fatiga consolidada con más de 25 años de experiencia operativa y certificación ISO 9001:2015.

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