Identification of low cycle fatigue parameters of high strength low-alloy (HSLA) steel at room temperature

Identificación de los parámetros de fatiga de ciclo bajo del acero de alta resistencia y baja aleación (HSLA) a temperatura ambiente

El ensayo de fatiga de bajo ciclo se realizó en atmósfera ambiente a temperatura ambiente. La carga cíclica del material, en el caso del acero de baja aleación y alta resistencia, conlleva modificaciones de sus propiedades, por lo que en este artículo se muestra el comportamiento de la vida a fatiga utilizando parámetros de fatiga de bajo ciclo. Más concretamente, la vida de iniciación de grieta de las probetas ensayadas se calculó utilizando la teoría de la relación Coffin-Manson durante la carga de fatiga. También se analiza la geometría del bucle de histéresis estabilizado del acero HSLA de unión soldada, marcado como Nionikral 70. Este bucle de histéresis estabilizado es muy importante para determinar las propiedades de los materiales.

INTRODUCCIÓN

Cuando se trata de diseñar estructuras y componentes de ingeniería sometidos a cargas cíclicas, la predicción de su integridad y vida útil es de gran importancia. La estimación de la vida a fatiga se realiza generalmente utilizando parámetros de daño por fatiga de tensión, deformación y términos relacionados con la energía. Para evaluar el comportamiento de deformación por fatiga del acero HSLA, se realizaron ensayos de fatiga de bajo ciclo controlados por deformación total y por tensión utilizando probetas redondas. El procedimiento de ensayo de la resistencia del material a la LCF consta de dos relaciones: La relación Coffin-Manson, que representa la curva tensión-vida, y la relación tensión-deformación Ramberg-Osgood, que representa la curva tensión-deformación cíclica [1]. Este trabajo se basa en la relación de Coffin-Manson para determinar los parámetros durante la carga de fatiga a temperatura ambiente.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El ensayo LCF se realizó en una máquina de ensayo servohidráulica universal MTS, con capacidad de 500 kN, conectada a un ordenador para el control de la máquina y la adquisición de datos. Para este experimento de fatiga de bajo ciclo se investigaron 10 probetas.

Esta investigación se llevó a cabo utilizando uniones soldadas de Nionikral 70 (NN-70), un acero de alta resistencia y baja aleación [2]. La composición química principal del NN-70 se muestra en la Tabla 1. Para la soldadura de las chapas se eligió el electrodo básico aleado EVB 75, en diámetros de 2,5 y 3,25 mm. La elección se realizó en función de las propiedades del material base y del procedimiento de soldadura elegido, en este ensayo soldadura manual por arco metálico. En la tabla 2 se indica la composición química del electrodo EVB 75.

La carga aplicada durante los ensayos fue sinusoidal oscilante con la relación de deformación R_ε=ε_min/ε_max = -1. En general, la relación de deformación se define como la relación entre la relación mínima y la máxima.