Cálculo de los factores de intensificación de tensiones mediante técnicas ópticas de campo completo

Resumen

La fotoelasticidad digital y la correlación digital de imágenes (DIC) son técnicas ópticas experimentales de campo completo que se emplean para el análisis de tensiones y deformaciones en elementos mecánicos. En el presente trabajo, estas dos técnicas son comparadas a través de la determinación, en probeta planas, de los factores de intensificación de tensiones (SIFs) y el T-stress (σ0x). Se ha ensayado a tracción una probeta de policarbonato con grieta centrada (MT: Middle-Tension), tomando imágenes para distintos valores de carga. Mediante la técnica de fotoelasticidad se calculan los SIFs a partir del campo de franjas isocromático en las inmediaciones del vértice de la grieta. El mapa isocromático se obtiene indirectamente mediante un procesamiento
de las imágenes recogidas, que conlleva un desenvolvimiento de fase de las mismas. Por otro lado, la aplicación de la técnica de DIC a las imágenes del ensayo proporciona de forma directa el campo de desplazamientos, a partir del cual también pueden determinarse los SIFs (KI, KII) y σ0x. En el caso de fotoelasticidad, la relación entre el orden de franja y los factores de intensificación de tensiones no es lineal, por ello se ha empleado un ajuste por mínimos cuadrados para su determinación. Para DIC, basta resolver un sistema de ecuaciones lineales ya que la relación entre los desplazamientos y los SIFs es lineal. Los resultados obtenidos a través de ambas técnicas se comparan con los calculados de forma teórica, mostrándose un gran nivel de concordancia que pone de manifiesto el potencial de la metodología empleada.