Análisis numérico del crecimiento de grieta por fatiga del CPVC: efecto de la temperatura y frecuencia de carga

espanolEn esta investigacion se presenta un analisis del efecto combinado de la temperatura y la frecuencia de carga sobre la velocidad de crecimiento de la grieta a fatiga del Cloruro de Polivinilo Clorado (CPVC). El CPVC es un material termoplastico utilizado para sistemas de tuberias donde la temperatura y la resistencia quimica son importantes, convirtiendose en una buena alternativa a los metales. El metodo dual de elementos de contorno (MDEC) se utiliza para determinar estados tridimensionales de esfuerzos y deformaciones en cada incremento de grieta. Los factores de intensidad de esfuerzos en la punta de la grieta se determinan usando la integral J. Un modelo matematico propuesto por Kim & Wang en 1994 basado en resultados experimentales, se aplica para predecir la velocidad de crecimiento. Para ello, se evalua una muestra con una grieta lateral utilizando valores de temperatura entre 23 y 70 oC y frecuencias entre 0,1 y 10 Hz. Los resultados muestran que la velocidad de crecimiento aumenta con el aumento de la temperatura y con la disminucion de la frecuencia. Los resultados se comparan con el modelo de Paris y Erdogan mostrando buen acuerdo lo que implica que el MDEC podria ser una herramienta adecuada y precisa para investigar la prediccion del crecimiento de la grieta en los polimeros. EnglishAn analysis of combined effect of temperature and load frequency on the fatigue crack growth rate and cracking velocity for Chlorinated Polyvinyl Chloride (CPVC) is presented in this paper. CPVC is a thermoplastic material used for piping systems where higher temperature and chemical resistance are important, becoming in a good alternative to metals. The Dual Boundary Element Method (DBEM) is used to determine three- dimensional states of stresses and strains at each increment of crack. Stress intensity factors at the crack tip are determined using the J-integral and the crack growth direction is defined by the maximum principal stress criteria. A mathematical model proposed by Kim & Wang in 1994 based on experimental results, is applied to predict cracking velocity. In this work, a specimen with lateral crack using temperature values between 23 and 70 oC and frequencies between 0.1 and 10 Hz, is evaluated. The results show that cracking velocity increases with temperature increase and with frequency diminution. These results are compared to Paris & Erdogan model showing good agreement which show DBEM could be an accurate tool to investigate the prediction of crack growth in polymers.