Development of two multiaxial fatigue analysis methods for ductile metals based on energy considerations

Abstract

Esta tesis presenta el desarrollo de dos métodos de fatiga multiaxial basados en un modelo físico formulado a partir de consideraciones energéticas, siendo su ámbito de aplicación la fatiga de altos ciclos (HCF).El documento contiene una amplia bibliográfica y experimental sobre la Fatiga Multiaxial, incluyendo los principales métodos y ensayos recogidos en la literatura. La principal conclusión que se extrae de esta revisión histórica es que los efectos que más influyen en la fatiga multiaxial son el efecto de las tensiones medias axiales y de torsión.Se ha realizado una campaña de ensayos sobre el acero 34CrNiMo6 incluyendo ensayos estáticos, ensayos de fatiga por flexión rotativa, ensayos de fatiga axial y ensayos de fatiga por torsión. Estos últimos se realizaron en Burdeos en 2016, durante la estancia internacional de un año del doctorando en la École Nationale Superieure d'Arts et Métiers.Teniendo en cuenta los resultados experimentales de las pruebas de torsión, se pudo observar que éstas seguían con precisión un equilibrio energético entre la energía de distorsión estática y la energía de distorsión elástica alterna.Para obtener una mejor correlación experimental, se han desarrollado dos métodos: el primero combina las virtudes de dos de los métodos de invariantes de tensión más exitosos, a saber, los de Crossland y Marin, y se publicó en el International Journal of Fatigue en abril de 2018. Adicionalmente, se ha desarrollado un método totalmente energético que utiliza la energía elástica del cambio de volumen (hidrostática) como mecanismo para modelizar la ruptura de la simetría en el diagrama axial de Haigh, obteniendo una mejor correlación experimental que los métodos existentes ante tensiones medias axiales y de torsión para materiales dúctiles.