¿Qué tan práctica es la mecánica de fracturas?

He estado leyendo mecánica de fracturas recientemente y me he encontrado con muchas teorías bellamente elegantes. Sin embargo, una cosa me sigue molestando: ¿Qué tan práctica es la mecánica de fracturas en el mundo real?

Quiero hacer esta pregunta por varias razones:

  1. Muchas formulaciones (p. ej., el factor de intensidad de la tensión) solo se aplican a geometrías muy sencillas. La mayoría de los problemas en realidad involucran geometría no plana 3D, cuya expresión analítica podría no estar disponible, y no está claro cómo aproximarlos numéricamente.
  2. En mi impresión (que podría estar equivocada), las teorías de la mecánica de fracturas se ocupan de una fisura a la vez. Sin embargo, en la práctica, cada muestra podría contener millones de grietas. Tratarlos uno por uno no es tratable.
  3. El conocimiento de la geometría de grietas (al menos la longitud de grietas) es necesario en la mayoría de las teorías de la mecánica de fracturas. Sin embargo, en el caso de materiales frágiles, la fisura suele ser demasiado pequeña para notarse antes de la falla, por lo que no es práctico modelar la geometría de la fisura en las simulaciones.

Estas razones se basan en mi conocimiento limitado. No pretendo ofender a ningún investigador en el campo de la mecánica de fracturas. Estoy confundido acerca de cómo poner en práctica la teoría y espero que no sea solo un juego de matemáticas.

No sé lo suficiente como para dar una respuesta completa, pero 1. puede simular numéricamente las ecuaciones apropiadas, por lo que no tener una expresión analítica está bien 2. las grietas suelen estar lo suficientemente separadas (al menos en las primeras etapas) como para que no interactúen , por lo que puede manejarlos por separado 3. En algunos casos, se utilizan técnicas microscópicas para detectar grietas. La teoría también se puede usar al revés (es decir, no es necesario conocer las dimensiones de la grieta, solo la energía donde se vuelve crítica para que conozcamos nuestros límites)
Gracias Roberto por tu respuesta. Sin embargo, mi duda persiste. Sin conocer la geometría, la ubicación y la cantidad de grietas en una muestra que no es un plano o una barra rectangular (que suele ser el caso en la realidad), parece difícil aplicar las teorías de la mecánica de fracturas.
Supones que queremos partir de un conocimiento pleno de las grietas. Lo que preferimos hacer es usar un buen modelo de la estructura de la fractura para predecir cómo se relacionan entre sí y con la estructura interna las cantidades que se pueden medir más fácilmente. Así que no empiezo con "Tengo grietas con esta forma aquí, aquí y aquí", empiezo con "Medí estos parámetros, lo que implica que las grietas en el interior son algo así, por lo que esta parte debe ser reemplazada". La teoría también es útil en ingeniería forense , por diferentes razones.

Respuestas (1)

Como mínimo, comprender el caso complejo será imposible hasta que comprenda el caso simple. Las personas que trabajan en mecánica de fracturas definitivamente están haciendo experimentos para validar lo que ven, y definitivamente están explicando algún subconjunto del problema. De hecho, lo asombroso de este campo es que es una de las pocas áreas restantes donde una persona puede hacer un experimento y luego ir y hacer teoría para ese experimento.

Por ejemplo, casi ningún movimiento en la atmósfera es verdaderamente parabólico. A menudo se desvía enormemente del movimiento parabólico. Pero sería una tontería decir que es inútil estudiar cinemática básica: cualquier comprensión de lo que está sucediendo dependerá en gran medida de la comprensión del movimiento cinemático, incluso si tiene una pelota de béisbol o lo que sea.

¡Gracias, Jerry! Comprender la teoría de la configuración simple es definitivamente importante para comprender casos más complejos. Desde la perspectiva de un ingeniero práctico, supongo que mi pregunta es con nuestro conocimiento actual, ¿es posible cerrar la brecha entre la teoría y la realidad en la mecánica de fracturas? Si es así, ¿cómo se hace?
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