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Crack effects on the propagation of elastic waves in structural elements
Crack effects on the propagation of elastic waves in structural elements
Autor
Núñez-Farfán, Juan
Olivera-Villaseñor, R. E.
Rodríguez Castellanos, Arturo
Rodríguez Sánchez, J. E.
Institución
Resumen
En el presente estudio se analiza el comportamiento del Factor de Intensidad de Esfuerzos Dinámico en placas y elementos tubulares agrietados. Para alcanzar tal objetivo se emplea la técnica numérica conocida como Método del Elemento Finito validando primeramente su aplicación al comparar los resultados con los obtenidos en el problema estudiado por Chen, el cual consiste en cargar dinámicamente una placa centralmente agrietada mediante una función escalón. Una vez realizada la validación, se estudia la influencia de la longitud de la grieta y su orientación y posteriormente se analiza el comportamiento de una sección tubular agrietada. En todos los casos, se evidencia el comportamiento del Factor de Intensidad de Esfuerzos Dinámico, el cual es interpretado como una función de los esfuerzos generados por la interacción de las ondas elásticas con las fronteras del elemento estructural estudiado. Se observa que existe una dependencia completa de tal factor con respecto a las ondas dilatacionales, transversales y de Rayleigh. Por lo tanto, la interacción de las ondas elásticas y las fronteras del elemento estructural determinan ciclos de carga y descarga en la punta de la grieta, afectando el campo de esfuerzos y particularmente la configuración del Factor de Intensidad de Esfuerzos Dinámico. Behavior of the Dynamic Stress Intensity Factor (DSIF) in cracked plates and tubular elements is analyzed. The finite Element Method was used to validate the procedure used by chen to determine DSIF in a centrally cracked plate loaded with a step function. Once the validation is done, length and orientation of the crack are varied to determine their effect on wave propagation and DSIF values. To expand the study, the analysis is also applied to cracked tubular elements. In all cases, DSIF variation is interpreted as a function of the stresses produced by the interaction of the elastic waves with the boundaries of the structural element studied. Dependence of DSIF values on dilatational, transversal and rayleigh waves is seen. These elastic waves and their interaction with the structural element boundaries and crack surfaces determine load and unload cycles at the crack tip affecting the stress field and DSIF values.