fatiga

MECÁNICA DE LA FRACTURA Y FATIGA

Principales temas

Esta línea de investigación se inició en el año 2000. Su objetivo era complementar los estudios experimentales sobre Mecánica de la Fractura y Fatiga desarrollados por el grupo de investigación, por medio del modelado numérico por Elementos Finitos de dichos fenómenos.

Temas principales:

- Estudio numérico del cierre de grieta en fatiga.

- Comportamiento tridimensional de grietas planas.

- Correlación numérico-experimental.

Estudio numérico del cierre de grieta en fatiga

Esta línea de trabajo corresponde al trabajo desarrollado en mi tesis doctoral. Se inicia como continuación de los trabajos iniciales sobre el tema de Jose Zapatero Arenzana y Belén Moreno Morales. Se desarrolla la metodología de modelado numérico de este problema por medio del Método de los elementos Finitos. Inicialmente en el caso bidimensional y posteriormente en problemas tridimensionales.

Se ha desarrollado una metodología de trabajo propia, tanto en 2D como en 3D (Gonzalez-Herrera, 2005, 2008, 2009, Zapatero, 2008). Se ha estudiado y cuantificado la relación entre el tamaño de malla y los resultados obtenidos. Se han obtenido valores de apertura y cierre con diversos criterios tanto en el caso bidimensional (en tensión plana y en deformación plana) (Zapatero, 2008) como en el tridimensional para diversos espesores y combinaciones de carga (Gonzalez-Herrera, 2008).

En este último caso (3D) se ha observado como el fenómeno del cierre de grieta es mayor en la parte exterior de la probeta y como la zona plástica sigue una evolución diferente a las esperada.

Comportamiento tridimensional de grietas planas

Se trata de una línea de trabajo derivada de la anterior. Una de las principales observaciones durante el estudio del cierre de grieta fue la constatación de que es un fenómeno que se desarrolla en el exterior de la probeta y tiene una evolución significativa a lo largo del espesor. Como consecuencia, el estudio de los problemas teóricamente definidos como planos requieren de un análisis tridimensional poco desarrollado hasta la fecha.

En los trabajos desarrollados dentro de esta línea se estudia la evolución de diversos parámetros a lo largo del espesor en mecánica de la fractura. En particular se estudia la zona plástica (Camas, 2011, 2012), la evolución del estado tensional y su efecto en el factor de concentración de tensiones (Garcia-Manrique, 2013). Se aborda el estudio de probetas planas (CT) con frentes de grieta rectos y curvos.

Correlación numérico-experimental

A través de la técnicas de correlación digital de imagen (DIC), se ha trabajado en establecer procedimientos de correlación experimental entre los resultados numéricos obtenidos numéricamente y diversos experimentos (Lopez-Crespo, 2008, Camas, 2011).

TRABAJOS RELACIONADOS

Tesis doctorales:

Numerical study of the three-dimensional behaviour of plasticity induced crack closure phenomenon in bi-dimensional specimens (2013)

Autor: Daniel Camas Peña. Director: Antonio Gonzalez Herrera

Estudio numérico sobre la distribución en el espesor del factor de intensidad de tensiones en modo I en fractura (2012)

Autor: Jose M. Garcia Manrique Ocaña. Director: Antonio Gonzalez Herrera

Determinación numérica de las tensiones de apertura y cierre de grieta en fatiga (2004)

Autor: Antonio Gonzalez Herrera. Director: Jose Zapatero Arenzana

Proyectos Final de Carrera:

Estudio numérico del estado tensional en grieta sometida a estados de carga biaxial (2010). Ingeniería Industrial

Autor: Irene Hiraldo Jiménez. Director: Antonio González Herrera, Daniel Camas Peña

Estudio de la influencia de la curvatura del perfil de frente de grieta en el cierre de grieta en fatiga (2006). Ingeniería Industrial

Autor: Daniel Camas Peña. Director: Antonio González Herrera

Análisis numérico de las tensiones de cierre en fatiga en grietas cortas y largas (2002). Ingeniería Industrial

Autor: Alejandro Cordero Benasayag. Director: Antonio González Herrera

Influencia de los modelos de plastificación con endurecimiento en la determinación numérica de tensiones de cierre en fatiga (2002). Ingeniería Industrial

Autor: Jose M. García Manrique Ocaña. Director: Antonio González Herrera

Simulación de la estela plástica durante el crecimiento de grieta en fatiga (2002). Ingeniería Industrial

Autor: Andrés Melgar Vílchez. Director: Antonio González Herrera, Jose Zapatero Arenzana

Simulación de la estela plástica durante el crecimiento de grieta en fatiga (2001). Ingeniería Industrial

Autor: Daniel García Vallejo. Director: Antonio González Herrera, Jose Zapatero Arenzana

PUBLICACIONES

Garcia-Manrique J, Camas D, Gonzalez-Herrera A., Study of the stress intensity factor analysis through thickness: methodological aspects. Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. 40(8), 1295-1308, 2017
Camas D, Lopez-Crespo, P., Gonzalez-Herrera, A., Moreno, B., Numerical and experimental study of the plastic zone in cracked specimens. Engineering Fracture Mechanics, 2017
Camas, D., Lopez-Crespo, P., Gonzalez-Herrera, A., Cruces, A.S., Moreno, B., Study of Fatigue Cracks with Numerical and Experimental Methods. Procedia Engineering, 160, 13–20, 2016
Garcia-Manrique, J., Camas, D., Lopez-Crespo, P., Gonzalez-Herrera, A., Stress intensity factor analysis of through thickness effects. International Journal of Fatigue, 46, 58-66, 2013
Camas D, Garcia-Manrique J, Gonzalez-Herrera A., Crack front curvature: Influence and effects on the crack tip fields in bi-dimensional specimens. International Journal of Fatigue, 44, 41–50, 2012
Camas D, Garcia-Manrique J, Gonzalez-Herrera A., Numerical study of the thickness transition in bi-dimensional specimen cracks. International Journal of Fatigue, 33, 921–928, 2011
Camas, D., Hiraldo, I., Lopez-Crespo, P., Gonzalez-Herrera, A., Numerical and experimental study of mixed-mode cracks in non-uniform stress field. Procedia Engineering, 10, 1691–1696, 2011
Gonzalez-Herrera, A., Garcia-Manrique, J., Camas, D., Lopez-Crespo, P., Study of through thickness effects by means of the stress intensity factor. In Characterization of crack tip stress fields, 26-33, Forni di Sopra (UD), Italy, 2011
Camas-Peña, D., Lopez-Crespo, P., Gonzalez-Herrera, A., Numerical study of the influence of the crack front curvature in the evolution of the plastic zone along the CT specimen thickness. Key Engineering Materials, 465, 119-122, 2011
Moreno, B., Lopez-Crespo, P., Gonzalez-Herrera, A., Zapatero, J., Multiaxial fatigue evaluation of ST52-3N structural steel. Key Engineering Materials, 452-453, 41-44, 2011
García-Manrique, J., Camas-Peña, D., Gonzalez-Herrera, A. Estudio numérico de la evolución a lo largo del espesor del factor de intensidad de tensiones. Anales de Mecánica de la Fractura, 28, 607-612, 2011
Camas-Peña, D., Hiraldo, I., García-Manrique, J., López-Crespo, P., Gonzalez-Herrera, A. Estudio numérico y experimental de grietas en modo mixto en concentradores de tensiones. Anales de Mecánica de la Fractura, 28, 505-510, 2011
Camas-Peña, D., Lopez-Crespo, P., Gonzalez-Herrera, A., Numerical study of the influence of the crack front curvature in the evolution of the stress state along the CT specimen thickness. Sixth International Conference on Materials Structure & Micromechanics of Fracture, Brno, Czech Republic, 2010
Camas-Peña, D., García-Manrique, J., López-Crespo, P., González-Herrera, A. Estudio numérico de la influencia de la curvatura del perfil de frente de grieta en la evolución del estado tensional a lo largo del espesor en probetas CT. Anales de Mecánica de la Fractura, 27, Oporto, 2010
Gonzalez-Herrera, A., Zapatero, J., Numerical study of the effect of the plastic wake on plasticity induced fatigue crack closure. Fatigue and Fracture in Engineering Materials and Structures, 249-260, 2009
Zapatero, J., Gonzalez-Herrera, A., Advances in the Numerical Modelling of Fatigue Crack Closure Using Finite Elements. In Fatigue Crack Growth: Mechanics, Behavior and Prediction, Ed. Novapub Science, 83-124, 2009
López-Crespo, P., Camas-Peña, D., González-Herrera, A., Yates, J.R., Zapatero, J., Validación de modelos numéricos con técnicas experimentales de correlación de imagen en mecánica de la fractura. Anales de Mecánica de la Fractura, 26, 441-445, Santander, 2009
Camas-Peña, D., García-Manrique, J., López-Crespo, P., González-Herrera, A., Estudio numérico de la evolución del estado tensional a lo largo del espesor en probetas CT. Anales de Mecánica de la Fractura, 26, 259-264, Santander, 2009
García-Manrique, J., Camas-Peña, D., González-Herrera, A., Análisis del error en la determinación numérica del factor de concentración de tensiones. Anales de Mecánica de la Fractura, 26, 400-405, Santander, 2009
Gonzalez-Herrera, A., Zapatero, J., Tri-dimensional numerical modelling of plasticity induced fatigue crack closure. Engineering Fracture Mechanics, 75, 4513-4528, 2008
Zapatero, J., Moreno, B., Gonzalez-Herrera, A., Fatigue crack closure determination by means of Finite Element Analysis. Engineering Fracture Mechanics, 75, 41-57, 2008
Lopez-Crespo, P., Camas-Peña, D., Gonzalez-Herrera, A., Yates, J. R., Patterson, E. A., Zapatero, J., Numerical and experimental analysis of crack closure. Key Engineering Materials, 385-387, 369-372, 2008
Camas Peña, D., Moreno, B., Zapatero, J., González-Herrera, A., Estudio con modelos 3D de Elementos Finitos de la distribución de la zona plástica a lo largo del espesor en probetas CT. XVII Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica. Gijón, 869-874, 2008
Gonzalez-Herrera, A., Moreno, B., James, M.N., Zapatero, J., Numerical and experimental correlation of fatigue crack closure. 9th International Fatigue Congress, Atlanta GA (USA), 2006
Gonzalez-Herrera, A., Garcia-Manrique, J., Cordero, A., Zapatero, J., Plastic Zone Study by Means of Tri-dimensional Finite Element Models on Fatigue Crack Closure. Key Engineering Materials, 324-325, Part 1,555-558, 2006
Gonzalez-Herrera, A., Zapatero, J., Inﬂuence of minimum element size to determine crack closure stress by the ﬁnite element method. Engineering Fracture Mechanics, 72, 337-355, 2005
Zapatero, J., Moreno, B., Gonzalez-Herrera, A., Dominguez, J., Numerical and experimental analysis of fatigue crack growth under random loading. International Journal of Fatigue, 27, 878-890, 2005
Gonzalez-Herrera, A., Zapatero, J., Tri-dimensional finite element modelling of fatigue crack closure. Third M.I.T. Conference on Computational Fluid and Solid Mechanics, Cambridge MA (USA), 2005
González-Herrera, A., García-Vallejo, D., Moreno B., Zapatero J., Problemas numéricos en la determinación de la tensión de cierre enfatiga mediante elementos finitos. Información Tecnológica, 16 (3), 15-20, 2005
González-Herrera, A., Moreno, B., Zapatero, J., Modelado tridimensional del cierre de grieta en fatiga. Anales de Mecánica de la Fractura, 22, 93-98, Almagro, 2005
Cordero, A., García-Manrique, J., Moreno, B., Zapatero, J., González-Herrera, A., Estudio numérico del efecto en el cierre en fatiga de la longitud de grieta. Anales de Mecánica de la Fractura, 20, 53-58, Benicassim, 2003
García-Manrique, J., Cordero, A., Pascual, J., Zapatero, J., González-Herrera, A., Influencia de los modelos de plastificación en la simulación por elementos finitos del cierre de grieta en fatiga. Anales de Mecánica de la Fractura, 20, 65-70, Benicassim, 2003
González Herrera, A., García Vallejo, D., Moreno B. y Zapatero J., Análisis del tamaño de elemento mínimo para la determinación de la tensión de cierre en fatiga mediante elementos finitos. XV Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica. Cádiz, 385, 2002
González Herrera, A., García Vallejo, D., Moreno, B., Pascual, J., Zapatero, J., Simulación de la estela plástica mediante elementos finitos en el crecimiento de grieta en fatiga. V Congreso de Métodos Numéricos en Ingeniería, Madrid,118, 2002
González, A., García, D., Melgar, A., Moreno, B., Zapatero, J., Obtención de la tensión de cierre en fatiga mediante el método de los elementos finitos. Anales de Mecánica de la Fractura, 19, 445-450, Girona, 2002
González, A., Zapatero, J., Moreno, B., Pascual, J., Modelado del cierre de grieta en fatiga mediante elementos finitos. Anales de Mecánica de la Fractura, 18, 438-445, Bayona, 2001

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