Fractura mecánica

A fractura é a separación dun corpo en dous ou mais baixo a acción dunha forza.

O estudo detallado dos procesos que conducen á fractura e o obxecto da mecánica da fractura. Estes procesos comezan coa creación de gretas e continúan co seu crecemento até que se alcanza a fractura.

Tipos de fractura

Fractura fráxil

Fracture fráxil nun vidro.

Na fractura fráxil non se produce unha deformación plástica sensíbel antes da fractura.

a tensión admisíbel nun material cristalino é:

$\sigma_\mathrm{teorica} = \sqrt{ \frac{E \gamma}{r_o} }$

onde: -

• $E$ é o módulo de Young do material,
• $\gamma$ é a enerxía superficial
• $r_o$ a distancia entre átomos.

Cando se crea unha greta producese unha concentración de tensións:

$\sigma_\mathrm{greta\ eliptica} = \sigma_\mathrm{aplicada}(1 + 2 \sqrt{ \frac{a}{\rho}}) = 2 \sigma_\mathrm{aplicada} \sqrt{\frac{a}{\rho}}$(Para gretas agudas)

where: -

• $\sigma_\mathrm{aplicada}$ a carga,
• $a$ a metade da lonxitude da greta
• $\rho$ e o radio de curvatura do estremo da greta.

unindo estas ecuacións:

$\sigma_\mathrm{fractura} = \sqrt{ \frac{E \gamma \rho}{4 a r_o}}$

Vese que as gretas agudas ($\rho$ pequena) e os defectos grandes ($a$elevada) diminuen a resistencia do material.

Fractura dunha manivela de Aluminio. Zona Clara: fractura dúctil. Escura: Rotura por fatiga.

Fractura dúctil

Na fractura dúctil o material deformase antes de romper, chegando a deformacións do 50–100%. No proceso de deformación plástica disipase moita enerxía, o que ralentiza o medre das gretas.

Bibliografía

• Dieter, G. E. (1988) Mechanical Metallurgy ISBN 0-07-100406-8
• A. Garcimartin, A. Guarino, L. Bellon and S. Cilberto (1997) " Statistical Properties of Fracture Precursors ". Physical Review Letters, 79, 3202 (1997)
• Callister, Jr., William D. (2002) Materials Science and Engineering: An Introduction. ISBN 0-471-13576-3
• Peter Rhys Lewis, Colin Gagg, Ken Reynolds, CRC Press (2004), Forensic Materials Engineering: Case Studies.

Ligazón externas

• http://www.jwave.vt.edu/crcd/farkas/lectures/Fract1/tsld006.htm
• Museo virtual de fallas http://materials.open.ac.uk/mem/index.html
• Fracture reconstrución dun recipiente cerámico