Investigación numérica del crecimiento de grietas en metales y compuestos

Este trabajo presenta el estudio de simulación del comportamiento de fractura del acero y los materiales compuestos. El comportamiento de crecimiento de grietas del material se simula mediante el método de elementos finitos extendidos (XFEM). El XFEM permite modelar características geométricas arbitrarias independientemente de la malla de elementos finitos. Los elementos de la superficie de la grieta se enriquecen con la función de Heaviside, mientras que los elementos del frente de la grieta se tratan con funciones asintóticas. Para simular la propagación de la grieta se utiliza el modelo de material de Ramberg-Osgood acoplado al daño. Los datos experimentales se obtienen de una amplia revisión de la literatura publicada en los últimos cinco años. La simulación numérica se realiza en el software comercial ABAQUS. El estudio tiene como objetivo profundizar en el diseño de la mecánica de la fractura. Las consideraciones de diseño se evalúan además mediante pruebas bibliográficas de referencia, como los ensayos de flexión en cuatro puntos y de compresión-tensión.Los conocimientos se han ampliado para resolver algunos problemas importantes en la práctica, como el disco de la turbina y el agrietamiento de la superficie. Se ha prestado la debida atención a la característica de diseño "fuga antes de la rotura", resolviendo los problemas de las tuberías de alta presión con grietas internas.