Concepto y características. Tipos de fracturas y sus características

Concepto y características

La fractografia o mecánica de dela fractura es una rama de la mecánica de solidos deformables  ocupada del estudio de la estabilidad estructural de materiales, considerando la formación y propagación de grietas o defectos en materiales y analizando condiciones tensionales con la concentración de tensiones debida a dichos defectos además Utiliza métodos analíticos derivados de otras ramas de la mecánica y la ciencia de materiales para estudiar los mecanismos de formación y propagación de defectos, y métodos experimentales relativos a la mecánica de sólidos para determinar las resistencias relativas del material a la fractura.

Tipos de fracturas y sus características.

Fractura simple: es la separación de un cuerpo en dos o más partes en respuestas a una tención aplicada de estática.

Fractura dúctil: es un tipo de fractura que tiene lugar en  aleaciones químicas y plásticas y se caracteriza por:

• Muchas deformaciones plásticas en grietas que avanzan
• Su proceso es lento
• Es una grieta estable
• Se evidencia deformación plástica apreciable en la fractura

[pic 1]

La fractura dúctil comienza con la formación de un cuello y la formación de cavidades dentro de la zona de estrangulamiento. Luego las cavidades se fusionan en una grieta en el centro de la muestra y se propaga hacia la superficie en dirección perpendicular a la tensión aplicada. Cuando se acerca a la superficie, la grieta cambia su dirección a 45° con respecto al eje de tensión y resulta una fractura de cono y embudo.

Fractura frágil: ocurre sin deformación plástica apreciable y por propagación rápida de una grieta. La dirección de esta grieta es perpendicular a la tensión aplicada y produce una superficie de fractura relativamente plana y se caracteriza por:

• Poca o nula deformaciones plásticas en la proximidad de la grieta que avanza
• Marcas en v cerca del centro de sección de fracturas que apuntan hacia el lugar de iniciación
• El proceso tiene lugar rápidamente
• La grieta es inestable
• bajas temperaturas y las altas deformaciones favorecen la fractura frágil.

[pic 2]

Superficies dejadas por diferentes tipos de fractura.

                                      a) Fractura dúctil,

 b) Fractura moderadamente dúctil,

             c) Fractura frágil sin deformación plástica

Fractura por clivaje: mecanismo de fractura rápida, de baja energía que se produce por separaciones de planos cristalográficos bien definidos y se caracterizan por:

• altas tenciones
• altas vellosidades de deformación
• bajas temperaturas

[pic 3]

Fractura clivaje de un material sometidos a esfuerzos

Aplicaciones de la fractografia

Los conocimientos en Mecánica de la Fractura son necesarios para predecir los siguientes problemas:

• Cargas aplicadas.
• Tensiones residuales.
• Tamaño y forma de las partes estructurales.
• Tamaño, forma, localización y orientación de las posibles fracturas.

Generalmente no toda la información está disponible y las hipótesis conservativas no son reales en muchos casos.

A veces se puede realizar un análisis post-mortem. En la ausencia de sobrecarga se puede buscar si ha habido insuficiente tenacidad en el material o una fisura excesiva no detectada durante la inspección además la fractografía es una técnica ampliamente utilizada en ingeniería forense y mecánica de fracturas para comprender las causas de fallas y también para verificar predicciones de fallas teóricas con fallas de la vida real. Es útil en la ciencia forense para analizar productos rotos que se han usado como armas, como botellas rotas, por ejemplo. Por lo tanto, un acusado podría afirmar que una botella era defectuosa y se rompió accidentalmente cuando impactó a la víctima de un asalto. Fractografia podría mostrar que la denuncia es falsa, y que se necesita una fuerza considerable para romper la botella antes de utilizar el extremo roto como un arma para atacar deliberadamente a la víctima. Los agujeros de bala en los parabrisas o ventanas de vidrio también pueden indicar la dirección del impacto y la energía del proyectil. En estos casos, el patrón general de craqueo es vital para reconstruir la secuencia de eventos, en lugar de las características específicas de una sola grieta. La fractografía puede determinar si la causa del descarrilamiento del tren fue un carril defectuoso, o si un ala de un avión sufrió grietas por fatiga antes del choque.

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