Análisis del plano crítico

El análisis del plano crítico se refiere al análisis de las tensiones o deformaciones experimentadas por un plano particular en un material, así como a la identificación del plano que probablemente experimentará el daño más extremo . El análisis del plano crítico se utiliza ampliamente en ingeniería para tener en cuenta los efectos de las historias de carga cíclica y multiaxial en la vida a fatiga de materiales y estructuras. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Cuando una estructura está bajo carga cíclica multiaxial, es necesario utilizar criterios de fatiga multiaxial que tengan en cuenta dicha carga. Si la carga cíclica multiaxial no es proporcional, es obligatorio utilizar un criterio de fatiga multiaxial adecuado. Los criterios multiaxiales basados en el Método del Plano Crítico son los más efectivos. ^{[ 5 ]}

Para el caso de tensión plana , la orientación del plano se puede especificar mediante un ángulo en el plano, y las tensiones y deformaciones que actúan sobre este plano se pueden calcular mediante el círculo de Mohr . Para el caso general en 3D, la orientación se puede especificar mediante un vector normal unitario del plano, y las tensiones y deformaciones asociadas se pueden calcular mediante una ley de transformación de coordenadas tensoriales .

La principal ventaja del análisis de planos críticos sobre enfoques anteriores como la regla de Sines o la correlación con la tensión principal máxima o la densidad de energía de deformación es la capacidad de considerar el daño en planos específicos del material. Esto significa que los casos que involucran múltiples entradas de carga desfasadas o el cierre de grietas pueden tratarse con alta precisión. Además, el análisis de planos críticos ofrece la flexibilidad de adaptarse a una amplia gama de materiales. Los modelos de planos críticos para metales ^{[ 6 ]} y polímeros ^{[ 7 ]} son ampliamente utilizados.

Historia

Los procedimientos modernos para el análisis del plano crítico se remontan a una investigación publicada en 1973 en la que MW Brown y KJ Miller observaron que la vida a fatiga bajo condiciones multiaxiales está regida por la experiencia del plano que recibe el mayor daño, y que deben considerarse tanto las cargas de tracción como las de corte en el plano crítico. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Referencias

↑ Fatemi, A.; Socie, DF (1988). "Un enfoque de plano crítico para el daño por fatiga multiaxial que incluye cargas fuera de fase". Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures . 11 (3): 149– 165. doi : 10.1111/j.1460-2695.1988.tb01169.x .
↑ Park, J.; Nelson, D. (2000). "Evaluación de un enfoque basado en la energía y un enfoque de plano crítico para predecir la vida útil a la fatiga multiaxial de amplitud constante". International Journal of Fatigue . 22 (1): 23– 39. doi : 10.1016/S0142-1123(99)00111-5 .
↑ Susmel, L. (2010). "Un algoritmo numérico simple y eficiente para determinar la orientación del plano crítico en problemas de fatiga multiaxial". International Journal of Fatigue . 32 (11): 1875– 1883. doi : 10.1016/j.ijfatigue.2010.05.004 .
↑ Draper, John. Análisis moderno de la fatiga de los metales. EMAS, 2008.
^ Sociedad, DF; Marquis, GB (2000). Fatiga multiaxial.Ed. SAE Internacional, Estados Unidos.
↑ Glinka, G.; Shen, G.; Plumtree, A. (1995). "Un parámetro de densidad de energía de deformación por fatiga multiaxial relacionado con el plano de fractura crítico". Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures . 18 (1): 37– 46. doi : 10.1111/j.1460-2695.1995.tb00140.x .
↑ Barbash, Kevin P.; Mars, William V. (2016). "Análisis del plano crítico de la durabilidad de los bujes de caucho bajo cargas de carretera". Documento técnico de la SAE . Serie de documentos técnicos de la SAE. 2016-01-0393. doi : 10.4271/2016-01-0393 .
↑ Francois, Dominique (2006). "Obituario" . Fatiga y fractura de materiales y estructuras de ingeniería . 29 (8). FFEMS: 655– 657. doi : 10.1111/j.1460-2695.2006.01058.x .
↑ Brown, MW; Miller, KJ (1973). "Una teoría para la falla por fatiga bajo condiciones de tensión-deformación multiaxiales". Actas de la Institución de Ingenieros Mecánicos . 187 (1): 745– 755. doi : 10.1243/PIME_PROC_1973_187_161_02 .

Enlaces externos

Libro sobre fatiga multiaxial (de Darrell Socie y Gary Marquis)
Apuntes de clase sobre fatiga multiaxial (por Ali Fatemi)
Teoría de la fatiga multiaxial (por MSC.Fatigue' Help)
Software de análisis de fatiga de metales basado en elementos finitos: nCode DesignLife (de HBM)
Software de análisis de fatiga de metales basado en elementos finitos: fe-safe (de Dassault Systemes SIMULIA)
Software de análisis de fatiga de metales basado en elementos finitos: FEMFAT (de Magna Powertrain)
Software de análisis de fatiga de metales basado en elementos finitos: MSC.Fatigue (de MSC Software)
Software de análisis de fatiga de metales basado en elementos finitos: LMS Virtual.Lab Durability (de LMS)
Software de análisis de fatiga de metales basado en elementos finitos: NX Durability (de Siemens)
Software de análisis de fatiga basado en FE de metales: winLIFE (de Steinbeis-Transferzentrum)
Software de análisis de fatiga de metales basado en elementos finitos: fatiga (de Fatec Engineering). Archivado el 3 de marzo de 2016 en Wayback Machine.
Software para el análisis de la fatiga del caucho: Endurica (de Endurica LLC)

[1] Fatemi, A.; Socie, DF (1988). "Un enfoque de plano crítico para el daño por fatiga multiaxial que incluye cargas fuera de fase". Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures . 11 (3): 149– 165. doi : 10.1111/j.1460-2695.1988.tb01169.x .

[2] Park, J.; Nelson, D. (2000). "Evaluación de un enfoque basado en la energía y un enfoque de plano crítico para predecir la vida útil a la fatiga multiaxial de amplitud constante". International Journal of Fatigue . 22 (1): 23– 39. doi : 10.1016/S0142-1123(99)00111-5 .

[3] Susmel, L. (2010). "Un algoritmo numérico simple y eficiente para determinar la orientación del plano crítico en problemas de fatiga multiaxial". International Journal of Fatigue . 32 (11): 1875– 1883. doi : 10.1016/j.ijfatigue.2010.05.004 .

[4] Draper, John. Análisis moderno de la fatiga de los metales. EMAS, 2008.

[5] Sociedad, DF; Marquis, GB (2000). Fatiga multiaxial.Ed. SAE Internacional, Estados Unidos.

[6] Glinka, G.; Shen, G.; Plumtree, A. (1995). "Un parámetro de densidad de energía de deformación por fatiga multiaxial relacionado con el plano de fractura crítico". Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures . 18 (1): 37– 46. doi : 10.1111/j.1460-2695.1995.tb00140.x .

[7] Barbash, Kevin P.; Mars, William V. (2016). "Análisis del plano crítico de la durabilidad de los bujes de caucho bajo cargas de carretera". Documento técnico de la SAE . Serie de documentos técnicos de la SAE. 2016-01-0393. doi : 10.4271/2016-01-0393 .

[8] Francois, Dominique (2006). "Obituario" . Fatiga y fractura de materiales y estructuras de ingeniería . 29 (8). FFEMS: 655– 657. doi : 10.1111/j.1460-2695.2006.01058.x .

[9] Brown, MW; Miller, KJ (1973). "Una teoría para la falla por fatiga bajo condiciones de tensión-deformación multiaxiales". Actas de la Institución de Ingenieros Mecánicos . 187 (1): 745– 755. doi : 10.1243/PIME_PROC_1973_187_161_02 .

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