a relativamente grandes, como se ha demostrado utilizando datos experimentales en [98] La
3.9. FUTURO DE LA TDC
En relación con el futuro uso del uso de la TDC se están abriendo interesantes e importantes caminos para futuros desarrollos de la misma. El primero de todos, mencionado anteriormente, es la aplicación de esta teoría a componentes ingenieriles, la cual está siendo posible como resultado de un incremento de la capacidad de cálculo de los ordenadores. Hoy en día muchos mas componentes pueden ser analizados mediante EF con una densidad de mallado que permita a la TDC llevarse a cabo. La compleja naturaleza tridimensional de las funciones tensionales que se producen en los componentes implica la necesidad de considerar efectos como el confinamiento y la carga multiaxial. Particular interés tiene la conexión de los conocimientos y modelos existentes en la TDC con herramientas de uso generalizado en las evaluaciones de integridad estructural, especialmente los Diagramas de Fallo, así como la utilización de la TDC en procesos de fractura dúctil que hagan uso de razonamientos que parten de la MFEP (Mecánica de la Fractura Elasto-Plástica), y no de la MFEL. A estas cuestiones se prestará especial atención en esta Tesis Doctoral.
En segundo lugar, la capacidad de la TDC para predecir el efecto del tamaño sugiere un gran potencial para su uso en componentes muy pequeños. Se han realizado algunos trabajos con nanomateriales y componentes biomédicos microscópicos, estando este campo preparado para más desarrollos, especialmente si se considera la rápida expansión del uso de dispositivos MEMS y NEMS [46].
Capítulo 3 Estado del Arte: la Teoría de las Distancias Críticas
En tercer lugar, la necesidad de medidas de ahorro de energía en el futuro cercano implica un incremento del uso de materiales de baja densidad, como compuestos y polímeros, en aplicaciones resistentes. Procedimientos de diseño más precisos que ahorren peso sin favorecer el fallo serán cruciales, y la TDC tiene un claro papel que desempeñar aquí.
Por ultimo, hay una necesidad de que se realicen más trabajos teóricos para incrementar el entendimiento de las bases científicas de la TDC y su relación con otras teorías de fractura como la teoría de la zona cohesiva y las aproximaciones locales y no locales en general. La TDC proporciona dos nuevos parámetros del material: la distancia L y la tensión
0 (y en particular la relación
0/
u). Estos parámetros pueden ser potencialmente útiles para describir la fragilidad del material, la sensibilidad de la entalla y la susceptibilidad a los efectos del tamaño. La TDC proporciona, en definitiva, un puente entre diferentes fenómenos y metodologías: entre aproximaciones de la mecánica del medio continuo y modelos micromecánicos, entre métodos basados en la tensión y métodos basados en la intensidad de tensiones, entre fallos por fatiga y fallos por fractura frágil y entre diferentes tipos de materiales. La profundización en todas estas cuestiones dotará de aún mayor solidez a la TDC y ahondará en su aplicabilidad en problemas ingenieriles de muy diversa naturaleza.3.10. CONCLUSIONES
De lo visto a lo largo de este capítulo se pueden extraer, entre otras, las siguientes conclusiones: 1- El proceso de fractura en los materiales implica la existencia de un parámetro de
longitud característico (distancia crítica), tal y como demuestran multitud de resultados experimentales.
2- La distancia crítica L puede ser usada junto con el análisis de tensiones elástico-lineal para hacer predicciones precisas en procesos de fractura (y fatiga). Con base en el campo tensional surgen dos metodologías: el PM y el LM.
3- Existen otros métodos basados en este caso en la intensidad de tensiones: el ICM y la FFM. Usan la misma longitud L y llegan a predicciones similares a las de los anteriores, lo que permite agrupar estos cuatro métodos en la TDC. Esta es, pues, un conjunto de metodologías basadas en el uso de la distancia crítica, generando todas ellas predicciones muy similares.
Capítulo 3 Estado del Arte: la Teoría de las Distancias Críticas
4- Los métodos de la TDC se propusieron por primera vez hace más de 50 años, y se han reinventado y revisado varias veces desde entonces, pero con la excepción de los materiales compuestos reforzados con fibras no son utilizados de forma generalizada en aplicaciones prácticas. El reciente desarrollo de los análisis de EF ha actuado como un estimulo para el redescubrimiento y desarrollo de estos métodos.
5- Gracias a las actividades de varios investigadores en la última década, ahora se puede demostrar el poder de predicción de la TDC en un amplio rango de problemas. Las bases científicas de esta teoría todavía necesitan ser desarrolladas. A este respecto la FFM puede proporcionar el camino a seguir.
6- Existen aún importantes líneas de investigación en relación con la TDC. Su conexión con herramientas ingenieriles como los Diagramas de Fallo o su conexión con los micromecanismos de fallo serán el objeto de análisis fundamental en este trabajo. Por lo tanto, con todo ello, una definición formal de la TDC con la que cerrar el capítulo podría ser la siguiente: la TDC es el nombre dado a un grupo de métodos que utilizan un análisis elástico lineal y una distancia crítica constante y característica para cada material. Dos de estos métodos (PM y LM) calculan el valor de la tensión y lo igualan a una resistencia característica del material; los otros dos (ICM y MFF) utilizan el concepto de energía para considerar la propagación de una fisura de tamaño finito, y por lo tanto utilizan los parámetros del material
c
G
oK
c. Las predicciones que dan estos cuatro métodos son lo suficientemente parecidas como para que se pueda escoger uno u otro en función de la conveniencia. Por ejemplo, si se dispone de los resultados obtenidos por EF, como es normalmente el caso de los componentes industriales, el PM o el LM son los mas adecuados, mientras que el ICM y la MFF tienen la ventaja de que pueden expresarse en forma de ecuaciones, y en ciertos casos permiten realizar estudios paramétricos de una manera mas sencilla.Capítulo 4 Aplicación de la TCD a materiales con comportamiento frágil: calibración y predicciones de tenacidad aparente