CRACK TIP FIELDS CHARACTERISATION ON NON-PLANAR SURFACES EMPLOYING A DIFFERENTIAL GEOMETRY APPROACH AND 3D DIGITAL IMAGE CORRELATION. EXPERIMENTAL AND NUMERICAL STUDY

Abstract

En esta tesis se desarrolla una metodología para la caracterización de campos en el vértice de grieta en superficies curvas desarrollables en condiciones de tensión plana. La metodología desarrollada, que utiliza conceptos de geometría diferencial para modificar los modelos planos de campos en el vértice, se ha validado utilizando campos de desplazamientos medidos con correlación digital de imágenes 3D en probetas cilíndricas huecas. Para la validación se usaron dos materiales, un acero inoxidable y una aleación de aluminio. Además, se desarrolló una metodología para el cálculo de los parámetros gobernantes en el vértice que permite llevar dicha determinación de forma robusta y automática. Asimismo, se empleó la técnica de elementos finitos para proporcionar la información necesaria para la validación que no puede obtenerse vía correlación digital de imágenes. Los resultados muestran que la metodología propuesta permite obtener resultados muy precisos tanto en términos de KI como en el campo elástico.

In this thesis, a novel methodology for crack tip fields characterisation on non-planar and developable surfaces under plane stress conditions is developed. This methodology, which used differential geometry to modify originals flats crack tip field models, has been validated using 3D displacements fields measured via 3D digital image correlation in hollow cylindrical specimens. Two materials were tested under fatigue loading, a stainless steel and an aluminium alloy. In addition, a robust and easily automatable methodology for crack tip parameters determination was developed. Moreover, finite element analysis was employed to provide those data that cannot be measured using digital image correlation. The proposed methodology allows high accurate results to be obtained well in terms of KI and the surrounding elastic field.