Análisis de fractura para una grieta en material ortotrópico sometido a flujo térmico simétrico de 2º orden y carga mecánica simétrica de 2º orden
Autores: Wu, Bing; Peng, Daren; Jones, Rhys
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Análisis de fractura para una grieta en material ortotrópico sometido a flujo térmico simétrico de 2º orden y carga mecánica simétrica de 2º orden
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Problemas
Formación de grietas
Materiales ortotrópicos
Flujo de calor
Carga mecánica
Análisis de fractura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Se consideran los problemas de formación de grietas en materiales ortotrópicos bajo un flujo de calor de función polinómica de 2º orden y una carga mecánica de función polinómica de 2º orden. Se propone un modelo extendido de grietas de aislamiento local, y se lleva a cabo un análisis de fractura para los problemas mencionados. Utilizando la técnica de transformada de Fourier (FTT) y el principio de superposición, se obtienen los saltos de temperatura, desplazamientos elásticos en la grieta, entre otros. La ventaja de este análisis es que se han presentado las soluciones explícitas en forma cerrada de los principales parámetros en la mecánica de fractura clásica, es decir, el factor de intensidad de tensión, la tasa de liberación de energía y la densidad de energía. Se utiliza un ejemplo simple para demostrar el método propuesto en este documento. Los resultados del análisis muestran que la conductividad térmica no dimensional y la relación combinada del flujo de calor por espesor perpendicular a la superficie de la grieta con la carga mecánica tienen una gran influencia en el cálculo de los parámetros de fractura. Solo cuando cumplen ciertas condiciones se pueden obtener los resultados correctos del cálculo de parámetros de fractura.
Descripción
Se consideran los problemas de formación de grietas en materiales ortotrópicos bajo un flujo de calor de función polinómica de 2º orden y una carga mecánica de función polinómica de 2º orden. Se propone un modelo extendido de grietas de aislamiento local, y se lleva a cabo un análisis de fractura para los problemas mencionados. Utilizando la técnica de transformada de Fourier (FTT) y el principio de superposición, se obtienen los saltos de temperatura, desplazamientos elásticos en la grieta, entre otros. La ventaja de este análisis es que se han presentado las soluciones explícitas en forma cerrada de los principales parámetros en la mecánica de fractura clásica, es decir, el factor de intensidad de tensión, la tasa de liberación de energía y la densidad de energía. Se utiliza un ejemplo simple para demostrar el método propuesto en este documento. Los resultados del análisis muestran que la conductividad térmica no dimensional y la relación combinada del flujo de calor por espesor perpendicular a la superficie de la grieta con la carga mecánica tienen una gran influencia en el cálculo de los parámetros de fractura. Solo cuando cumplen ciertas condiciones se pueden obtener los resultados correctos del cálculo de parámetros de fractura.