Fotoelasticidad

VI ENCUENTRO DEL GRUPO ESPAÑOL DE FRACTURA

BANCO FOTOELASTICO PARA ANALISIS DE ESTRUCTURAS FISURADAS SOMETIDAS ACARGAS DE IMPACTO F. París; J. Gañas ; E. Lara

E. T. S. Ingenieros Industriales de Sevilla. Avda. Reina Mercedes s/n. 41 O12 Sevilla.

RESUMEN:

Se presenta un banco de Fotoelasticidad Dinámica con una cámara Cranz-Schardin de 9 disparos que permite obtener información ennueve instantes de tiempo en órdenes de microsegundos. Este orden permite analizar periodos transitorios consecutivos a la producción de un impacto sobre una estructura. En el presente trabajo se incluye el análisis de un pórtico fisurOO:l encontran005e que el nivel de resolución alcanzOO:l en la configuración de isocromáticas es suficiente como para poder aplicar distintas alternativas (de camposimgular y de campo lejano) en orden a determinar los factores de intensificación de tensión. K y K . 1 11

ABSTRACT:

ADynamic Photoelastic arrangement using a nine spark Cranz-Schardin camera is presentad. Alevel of resolution of microseconds in the pictures is obtained. This level allows to onalyze tronsient periods inmediately after an impact hos been produced on the structure. The analysis ofo cracked portal frame is included finding that the level of resolution in the isochromotic pattern is gxxJ enough to apply several methods, basad on the singulor field or on a far field solution, in order to estimate the values of the stress intensity factors, K and K . 1 11

1.- INTRODUCCION

El análisis de estructuras fisuradas sometidas a cargas de impacto constituye un tema de graninterés dentro de la Ingeniería Mecánica y Civil, no tan sólo por el número de casos en que dicha situación puede presentarse, sino sobre todo por las condiciones de seguridad que suele acompañar a las estructuras donde dichas situaciones se presentan (plataformas off-shore, todo tipo de estructuras militares, etc.. ). Se trata de un problema enormemente complejo donde confluyen varias fuentes denolinealidades, cada una de las cuales constituye por s1 misma una rama de la Mecánica de Medios Continuos. Por un lOO:l, el carácter dinámico de la

situación agravOO:l por la necesidad del estudio del régimen transitorio posterior al impacto. Por otro lOO:l, la existencia de fisuras requiere la introducción de los conceptos asociados a la Mecánica de la Fractura. Finalmente, dichas fisuras puedengenerar la aparición de zonas de comportamiento plástico del material (con la posible aparición de rótulas en el caso de estructuras aporticadas), con lo que no sería válido el utilizar una teoría elástica lineal de comportamiento del material. Por todo ello. no existen estudios analiticos que se puedan considerar generales, para abordar este tipo de problemas. si bien soluciones particulares hansido obtenidas, Sih y Loeber [ 1]. Than y Lu [2]. Un, Keer y Achenbach [3].

VI ENCUENTRO DEL GRUPO ESPAÑOL DE FRACTURA

73

banco para realizar pruebes de impocto de baja energía. Los métcms numéricos han sioo ut1lizados para abordar situtciones más compl1cadas. Así, formultciones con Diferencies Finitas, Chen [4); Elementos Finitos, Murti y Valliappan [5], y Elementos de Contorno, Dominguezy Chirino [6), han sioo presentadas. En tcms los tratamientos, el problema aparece con un alto nivel de complejidOO derivaoo en algunos casos de la necesidOO de utilizar una discretización muy fina en el entorno de la fisura o un tamaí"ío de elemento condicionaoo por el intervalo de integrtción, y en otros por el volumen de informtción necesaria que es preciso alcanzar para problemas congeometrías reales. La FotoelesticidOO Dinámica aparece en la tctualidOO como una herramienta út11 para abordar este tipo de problemas. Ha sioo utilizada para problemas de propagt"Ción de grietes, Kobayashi y Fourney [7). esl como para analizar comportamiento mecánico en ensayos, Mines y Ruiz [8). No existen muchos trabajos encaminados al análisis del régimen transitorio que sigue al impacto. Ruiz,...