medida de kic
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Integridad Estructural Mster en Ingeniera de las Estructuras, Cimentaciones y Materiales
Curso 2013/2014
PLANTEAMIENTO LOCAL: MEDIDA DE LA TENACIDAD DE FRACTURA
KIC
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Curso 2013/2014
Introduccin: hemos planteado un nuevo
criterio de rotura
ageometrafuncinKremota
a
s
s
x2
K
fis
KI KIC
SE CALCULA SE MIDE ?
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Objetivo: aprender cmo se mide la tenacidad de
fractura, es decir, KIC.
NDICE:
Aspectos fenomenolgicos
Efecto de la temperatura y la velocidad de deformacin Efecto del espesor (triaxialidad)
Medida normalizada (ASTM) Tipos de probeta Orientacin de probeta Preparacin de la entalla Ensayo Validacin
Algunos valores de KIC
Ejemplo
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ASPECTOS FENOMENOLGICOS:
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y LA
VELOCIDAD DE DEFORMACIN
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Empecemos con la temperatura. Si medimos KIC
en funcin de la temperatura
KIC
Temperatura TC
Clivaje Crecimiento y coalescencia de huecos
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El motivo es de carcter microestructural:
KIC
Temperatura TC
Frontera de grano
Planos de clivaje Propagacin
s s s
s s s
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Este efecto tambin se aprecia incluso en roturas
de traccin simple
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La velocidad de deformacin tiene una influencia
anloga:
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De esta forma, la velocidad de deformacin
equivale a un cambio de escala en la temperatura:
KIC
Temperatura
Velocidad de deformacin
+ frgil - frgil
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ASPECTOS FENOMENOLGICOS:
INFLUENCIA DEL ESPESOR
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El espesor origina una variacin (aparente) de KIC:
KIC
Espesor
Zona de
peligro
TENSIN PLANA DEFORMACIN PLANA
Hay que medir KIC en
DEFORMACIN PLANA
(lado de la seguridad)
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El motivo est en el estado tensional:
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El tamao de la zona en proceso de fractura es distinto:
2
e
I
P*
K
rr
s
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En una pieza normal, el perfil tiene ms o menos
el siguiente aspecto:
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MEDIDA DE KIC (ASTM E399 Y E 1820):
TIPOS DE PROBETA
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Tipos de probeta: los mismo que para medir R
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Probeta TPB:
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Probetas compacta y tipo disco:
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MEDIDA DE KIC (ASTM E399 Y E 1820):
ORIENTACIN DE PROBETA
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Se debe tener en cuenta en qu direccin se
desea conocer KIC:
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MEDIDA DE KIC (ASTM E399 Y E 1820):
PREPARACIN DE LA ENTALLA
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La preparacin de la entalla est estrictamente regulada. Se
debe crecer mediante un ciclo de fatiga normalizado:
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MEDIDA DE KIC (ASTM E399 Y E 1820):
ENSAYO
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Se ensaya la probeta hasta rotura controlando la abertura de la
entalla (CMOD: crack mouth opening displacement)
CMOD
CM
OD
a
a W
W
a=a/W
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La carga crtica se obtiene a partir de la carga mxima del
ensayo:
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MEDIDA DE KIC (ASTM E399 Y E 1820):
COMPROBACIONES
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El valor de a se obtiene a partir de la probeta rota. Si la forma
no es correcta, puede invalidar el ensayo:
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La probeta debe ser suficientemente comparada con la zona
plstica:
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ALGUNOS VALORES DE KIC
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Resumen
La tenacidad de fractura (KIC) es una propiedad del material que debe medirse (como sy o su)
Est afectada por los mismos parmetros de la energa de fractura: temperatura, velocidad de deformacin y espesor.
La norma ASTM especifica cmo debe realizarse en ensayo.