Calculation of fracture mechanics parameters using finite element simulation

The Stress Intensity Factor and the J Integral calculation in cracked pieces is implemented and validated using finite element simulation and the "displacement extrapolation", “domain integral” and "interaction integral methods ", with 2D and 3D models. In all the cases, the results error provided by the finite element models with respect to those obtained by known analytical solutions, does not exceed 3 % for the two-dimensional models and 7 % for the three-dimensional ones. The calculation implementation is considered validated and makes it possible to extend, in the future, its use to the fracture mechanics parameters determination to constructions and equipment that present cracking in service.

Se implementa y valida el cálculo del Factor de Intensidad de Tensiones y la Integral J en piezas agrietadas empleando la simulación por elementos finitos y los métodos de “extrapolación de desplazamientos”, “integral de domino” e “integral de interacción”, con modelos en 2D y 3D. En todos los casos abordados el error de los resultados que brindan los modelos de elementos finitos, respecto a los obtenidos por soluciones analíticas conocidas, no supera el 3 % para los modelos bidimensionales y el 7 % para los tridimensionales. Lo anterior permite considerar validada la implementación de dicho cálculo y posibilita extender, en el futuro, su empleo a la determinación de los parámetros de mecánica de la fractura a construcciones y equipos que presenten agrietamiento en servicio.

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Juan Alberto Pozo Morejón

Dr. Juan Alberto Pozo Morejón

UCLV Flag of Cuba
Practical Info
English (US)
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15 minutes
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Authors
Dr. Juan Alberto Pozo Morejón
Keywords
fracture mechanics; stress intensity factor; j integral; numerical simulation.
mecánica de la fractura; factor de intensidad de tensiones; integral j; simulación numérica.