Crecimiento de grietas pequeñas por fatiga en componentes con concentradores de tensión

Resumen

El trabajo realizado en esta tesis doctoral ha consistido en el desarrollo de un modelo micromecánico de crecimiento de grietas pequeñas por fatiga en entallas, haciendo uso de los conceptos de la Mecánica de la Fractura Microestructural. El modelo planteado permite obtener las condiciones umbrales de propagación de grietas en componentes entallados, incorporando, a diferencia de los modelos anteriores, la influencia de la microestructura del material, en cuanto a la interacción entre la grieta y las barreras microestructurales del material, y la influencia del gradiente de tensiones generado por el concentrador. La descripción micromecánica desarrollada permite identificar claramente el límite de iniciación y el límite de fatiga en piezas entalladas, así como explicar de manera natural la formación de grietas no-propagantes. Las herramientas empleadas han sido la representación de la grieta mediante la teoría de dislocaciones distribuidas y las técnicas de transformación conforme en el plano complejo. La capacidad predictiva del modelo desarrollado ha sido analizada comparando sus resultados con numerosos trabajos experimentales realizados por diferentes investigadores (Frost y Dugdale, El-Haddad et al., Tanaka et al., etc.). Las predicciones obtenidas presentan un excelente acuerdo con los resultados experimentales, validando claramente las hipótesis prácticas realizadas a lo largo de este trabajo. Como contribución adicional, se ha desarrollado una novedosa formulación compacta para el cálculo de la distribución de dislocaciones en el modelado de grietas en un medio infinito, válida a la vez para los casos en los que la función de densidad de dislocaciones sea acotada o singular. Asimismo, se han obtenido las expresiones del desplazamiento relativo entre las caras de la grieta y de la distribución de tensiones en el plano de la grieta sin necesidad de obtener previamente, como se venia hacie