Aplicación del método de elementos finitos a la evaluación de la integral J en la probeta de tensión compacta

Abstract

El presente artículo muestra la evaluación numérica de la integral J en la probeta de tensión compacta por el método de elementos finitos. El comportamiento elasto-plástico del material es modelado con un criterio de fluencia de Von Mises. Para la determinación de J se utilizan tres estrategias: primeramente se usa la definición original de J como integral de línea. En segundo lugar, se evalúa J utilizando su definición alternativa como razón de liberación de energía por unidad de longitud de fisura. Finalmente, se determina J a partir de resultados numéricos para carga aplicada en función del desplazamiento en la línea de carga de la probeta, utilizando la formulación de Merkle-Corten. Para las condiciones empleadas, el método de razón de liberación de energía por unidad de longitud de fisura entrega valores comparables a los del método de Merkle-Corten, siendo sí más fácil de aplicar numéricamente a la estructura del programa utilizado.

This work presents the numerical evaluation of the J Integral for the compact tension specimen by the Finite Element Method. The elastic-plastic behavior of the material is modeiied by using the von Mises yield criterion. Three strategies are used for the evaluation of J: first, the original definition of J as a line integral is employed. Second, J is evaluated by using its alternative definition as the energy release rate per unit crack length. Finally, J is evaluated from numerical results for applied load as a function of load line displacement, using the Merkle- Corten formulation. For the assumed conditions, the energy release rate method yields values comparable to those given by the Merkle-Corten method. However, the former is simpler to apply numerically, for it does not require substancial modifications in the structure of the program used.