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Título : Modelo computacional del efecto combinado de la temperatura y la frecuencia de carga sobre el crecimiento de grieta en la fatiga del policloruro de vinilo (CPVC) utilizando el método de los elementos de contorno
Autor : Blanco, Eudi
Palabras clave : Método de los Elementos de Contorno
Mecánica de la Fractura
Propagación de grietas por Fatiga
Polímeros
CPVC
Temperatura y Frecuencia
Fecha de publicación : 18-Mar-2013
Citación : Tesis;I2007 B641 CD
Resumen : El fenómeno de fatiga se define como la disminución de la resistencia mecánica de los materiales al someterlos a esfuerzos repetidos que favorecen el crecimiento estable de una grieta. La propagación de grieta por fatiga de muchos polímeros es sensible a las condiciones de ensayo, tales como la frecuencia y la temperatura. En este estudio, se evaluó el efecto combinado de la temperatura y la frecuencia sobre la velocidad de crecimiento de grieta en la fatiga del Policloruro de Vinilo Clorado (CPVC), el cual es un homopolímero de PVC que ha sido sujeto a una reacción de cloración. El modelo de crecimiento de grieta propuesto por los investigadores Kim y Wang (1994) fue aplicado para simular el comportamiento en estudio empleando el Método Dual de los Elementos de Contorno para el análisis de grietas tridimensionales como herramienta numérica desarrollada computacionalmente, la cual permitió calcular los esfuerzos, deformaciones y desplazamientos en cada incremento de la grieta, aplicando la ecuación integral de tracción y flujo en una de las superficies de la grieta y la ecuación integral de desplazamiento y temperatura en la otra. Como estrategia de discretización, en las superficies de la grieta se emplearon elementos discontinuos, en los bordes de la grieta elementos semidiscontinuos y en el resto de la pieza elementos continuos. En este trabajo, los factores de intensidad de esfuerzo en la punta de la grieta, en comparación con la metodología experimental desarrollada por Kim y Wang, fueron determinados computacionalmente a través de un programa desarrollado para tal fin, implementando la integral J y la dirección de propagación de la grieta fue determinada por el Criterio del Esfuerzo Principal Máximo. Se estudiaron cuatro ejemplos en un rango de temperatura entre 23 y 70°C y un rango de frecuencias entre 0.1 y 10 Hz. Bajo estas condiciones se aplicó el modelo de Kim y Wang basado en el factor de intensidad de esfuerzo, la temperatura, la frecuencia de carga y la energía de activación de la ecuación de Arrhenius, en comparación con el modelo de Paris y Erdogan que no incluye los tres últimos parámetros antes mencionados. Los resultados obtenidos, a través de la simulación computacional, confirman que la velocidad de crecimiento de grieta aumenta con la temperatura de ensayo y con la disminución de la frecuencia. Así mismo, se demostró que el modelo de crecimiento de Kim y Wang es compatible con el modelo de Paris y Erdogan, por lo tanto genera resultados con una buena aproximación a los resultados experimentales.
URI : http://saber.ucv.ve/jspui/handle/123456789/2954
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