Ensayo GIc y ensayo DCB según ASTM D5528 y ISO 15024

Los elementos de aplicación de carga de la probeta DCB (bloques de carga o lengüetas articuladas) se unen a los soportes de la máquina de ensayos. Como la grieta insertada en el extremo final de la lámina de separación a menudo no es lo suficientemente afilada y puede proporcionar un valor G1c no representativo, primero se amplía ligeramente la grieta y se genera una grieta predefinida más afilada denominada «pre-crack». Se determina con precisión la longitud de la grieta inicial (pre-crack) y, a continuación, se descarga completamente la probeta. En la segunda fase del ensayo DCB, la probeta se vuelve a someter a carga, hasta que la grieta alcanza el final de las marcas aplicadas lateralmente.

Para obtener el valor de iniciación de la tasa crítica de liberación de energía (válido tanto para la grieta inicial (pre-crack) como para la propagación total de la grieta), la norma ISO 15024 define tres criterios distintos:

• Inicio de la no linealidad (NL): Cuando la deformación de las mitades de la probeta es puramente elástica, la curva fuerza-desplazamiento es inicialmente lineal. El par de valores fuerza-desplazamiento en el que comienza la no linealidad de la curva se utiliza para calcular el valor de iniciación.
• Propagación visible de la grieta (VIS): El par de valores fuerza-desplazamiento en el que se observa visualmente el inicio de la propagación de la grieta se utiliza para calcular el valor de iniciación.
• Criterio de cumplimiento (5% o máx.): Para este criterio, se determina el par de valores fuerza-desplazamiento en el que la conformidad de la parte originalmente lineal de la curva fuerza-desplazamiento se reduce en un 5%. Si previamente se alcanza la fuerza máxima, se utiliza ese par de valores.

Para el cálculo del valor de iniciación se utiliza la longitud inicial de la grieta (a partir de la grieta predefinida o de la grieta inicial, «pre-crack»). La versión actual de la ASTM D5528 solo emplea el criterio de cumplimiento para determinar el valor de iniciación de la tasa crítica de liberación de energía.

Los valores de propagación se determinan para las longitudes de grieta y los correspondientes pares de valores de fuerza-desplazamiento en las marcas aplicadas en los laterales. La propagación de la grieta se registra visualmente en el lateral de la probeta. Es muy importante que la fuerza, el desplazamiento y la longitud de la grieta se registren de forma sincronizada.

La evaluación de la longitud de la grieta puede realizarse manualmente mediante un operador con lupa o de forma automatizada mediante un sistema de grabación por vídeo.

Para el cálculo de la curva R (tasa crítica de liberación de energía en función de la longitud de la grieta, incluyendo valores de iniciación y propagación), ambas normas utilizan distintos métodos de evaluación:

• La norma ISO 15024 incluye cálculos según la Corrected Beam Theory (CBT) y el método Modified Compliance Calibration (MCC) .
• La norma ASTM D5528 emplea el Método Compliance Calibration (CC) e incluye otros métodos en el anexo. La reducción al método CC se ha realizado para garantizar la comparabilidad con los valores de tenacidad a la fractura G2c determinados bajo carga en modo II, de conformidad con ASTM D7905.