Introducción a la mecánica de la fractura y análisis de falla

Abstract

La fractura es un fenómeno que actualmente recibe gran atención por parte de los académicos, ingenieros e investigadores, debido a que los materiales utilizados en los componentes o estructuras presentan defectos o imperfecciones que con el paso de ciclos de cargas se convierten en grietas; estas grietas hacen que las estructuras no resistan los esfuerzos a que están sometidos y la vida útil esté por debajo de lo calculado o programado. La Mecánica de Fractura es la disciplina que se encarga del estudio y la evaluación de los componentes agrietados con la finalidad de determinar si los componentes pueden seguir operando satisfactoriamente, además de prevenir fallas catastróficas en componentes mecánicos donde se ven involucradas vidas humanas. Esta disciplina se está aplicando en la actualidad en la industria naval, aeronáutica, aeroespacial y nuclear, como también se está empezando a utilizar con mayor frecuencia en el diseño automotriz, diseño y mantenimiento de plantas de generación de potencia y en las industrias químicas y petroleras. La Mecánica de Fractura como herramienta de diseño, brinda parámetros que son de gran utilidad cuando se lleva a cabo el análisis de integridad de una estructura o un componente mecánico. Los parámetros de fractura son: el factor de intensidad de esfuerzo (K) que define la magnitud de los esfuerzos en punta de grieta, la integral J, parámetro que caracteriza la resistencia a la fractura cuando ocurre una propagación estable de la grieta antes de que se produzca la fractura final y por último, el desplazamiento de abertura de grieta CTOD basado en la medida de abertura en punta de grieta. Estos parámetros son los encargados de dar una base teórica para realizar el análisis de la integridad de una estructura, además de brindar herramientas para la selección del material adecuado que pueda soportar las cargas que se generan en servicio. Es de resaltar que los estudios realizados en esta línea en nuestro país son escasos, de allí la importancia de difundir esta disciplina del conocimiento para que se continúe con investigaciones que permitan integrar los conceptos de Mecánica de Fractura en los procesos de diseños