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Capítulo1: Tu grieta.

Tras muchísimo tiempo sin actividad, hoy vuelvo para dejar una minientrada.

Organizando un poco el portatil (que falta le hacía…) he visto que tenía una simulación por elementos finitos de las tensiones que aparecen en una grieta, así que me he preguntado: ¿Por qué no realizar un experimento? ¡Si lo estás deseando! Así que manos a la obra…
En primer lugar una imagen de la simulación que ha dado lugar a esto:

Capturatensiones

 

Lo que representa esta simulación es la tensión que aparece en el frente de grieta de un material elasto-plástico. Vayamos por partes.

 

Cuando se somete a tracción una pieza, componente, etc, que tiene un agujero, esquina, borde anguloso, discontinuidad abrupta… en esa zona el esfuerzo que debe soportar el material se dispara, pudiendo ser muchísimo mayor que en todo el resto de la pieza. Este efecto puede ser tan importante como para provocar la aparición de una grieta y rotura del componente mientras que éste prácticamente “ni se entera” de la fuerza que se le ha aplicado.

Si éste efecto “concentrador de tensiones” ya es importante en un agujero o esquina ¡Imaginate en algo tan anguloso como el pico de una grieta!

esquema traccion probeta agujero

Lo que hemos hecho para comprobar éstos efectos ha sido:

-someter a tracción (estirar) una plaquita que tiene un agujero, este agujero provocará el efecto “concentrador de tensiones”

-se seguirá traccionando con una fuerza cada vez mayor hasta que aparezca una grieta

-una vez aparecida la grieta estiraremos lentamente para que crezca a una velocidad controlada

 

Para el experimento:

-Se ha recortado una “probeta” de un trozo de embalaje. Buena parte de los plásticos al deformarlos en exceso dejan de ser transparentes, por lo que visualmente podrémos ver con facilidad la zona más deformada y por tanto, la zona bajo mayor tensión

-Se le ha hecho un agujero con un sacabocados para papel. Con esto conseguimos ese efecto de aumentar la tensión en una zona determinada

-Se ha estirado de ambos extremos de forma manual con la ayuda de dos alicates

detalle experimento concentrador tensiones lamina policarbonato

(la parte negra que se ve detras de la probeta en la segunda foto es un trozo negro de papel para hacer que las fotos salgan mejor)

Aquí podemos ver unas imágenes del proceso. De izquierda a derecha tenemos:

1 – La zona cambia de color -> hay una tensión muy elevada en esa zona

2- Aplicando una fuerza aún mayor llega a producirse una pequeña grieta

3- tras aparecer la grieta se ha dejado de aplicar fuerza por unos instantes para echar algunas fotos. Luego se ha vuelto a aplicar estirar la probeta apareciendo en la anterior grieta una nueva zona altamente deformada (blanca en la foto).

4- si se sigue aplicando fuerza, aunque ésta ya no sea tan grande, la grieta no deja de crecer

Avance grieta experimento casero avance grieta policarbonato

Por otro lado si con la simulación por elementos finitos mostramos las zonas deformadas plásticamente (color verde) podremos comparar con la imagen superior donde la zona deformada plasticamente aparece en blanco.

zonas plasticas

Por último un par de videos de la formación de la grieta y de su crecimiento:

Espero que os guste esta breve entrada y volver pronto.

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