Cosme

INSTITUTO TECNOLOGICO
SUPERIOR DE SAN ANDRES
TUXTLA
Diseño de elementos de maquinas
Ing. Cosme Hernández Linares
Anita Juárez Azamar
Max Abelardo López Martínez
Osvaldo Mario García Baxin
José Alfredo Urieta
08/septiembre/2015

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LÍMITE DE FATIGA
El límite de fatiga es el esfuerzo máximo invertido quepuede ser repetido un número
indefinido de veces sobre una probeta normalizada y pulimentada girando sometida a flexión,
sin que se produzca falla o rotura.
Para cada probeta se ubica una equis en el diagrama, con el esfuerzo aplicado y el número de
vueltas que giró hasta romperse. muestra un diagrama de Wohler típico de un acero. Los
puntos de ensayo siguen una tendencia como la mostrada. Apartir del punto A (1, Su) la línea
desciende hasta al codo en B, y partir de allí los puntos tienden a ajustarse a la línea
horizontal BC; el valor de esfuerzo correspondiente a esta línea es el límite de fatiga, Se’; al
aplicar un esfuerzo menor a Se’ no ocurriría la falla, mientras que un esfuerzo mayor
produciría la falla después de cierto número de vueltas.

La figura 5.5. muestra la formatípica de una probeta para el ensayo de fatiga, la cual es de
sección circular con diámetro d en la parte más delgada.
Esta probeta se somete a un
momento flector constante M y se pone a girar a n revoluciones por minuto. En el instante
mostrado, el punto más crítico (punto A) soporta un esfuerzo normal dado por:

RESISTENCIA A LA FATIGA PARA VIDA FINITA
Las piezas sometidas a cargas variables puedendiseñarse para un número de ciclos
determinado, dependiendo de la vida requerida. Particularmente, los materiales que no
poseen límite de fatiga no se pueden diseñar para vida infinita, sino que deben diseñarse
para una duración determinada. Entonces, podemos hablar de una “resistencia al fatiga”
para vida finita.
La resistencia a la fatiga para vida finita, al igual que el límite de fatiga, es unapropiedad
que se basa en pruebas de flexión giratoria sobre probetas normalizadas y pulidas. Sin
embargo, es necesario aclarar que pueden desarrollarse diagramas esfuerzo-deformación
y obtenerse resistencias a la fatiga para carga axial, torsión y otros tipos de flexión. En
este texto se trabajará sólo con límites o resistencias a la fatiga para flexión giratoria.

La figura 5.6 muestra undiagrama S-nc o de Wohler, típico de algunos materiales que no
poseen límite de fatiga (aleaciones de aluminio, cobre, etc.). Si, por ejemplo, se quiere
diseñar para una duración finita de108 ciclos, la resistencia a usar es Sf’@1*108, que
corresponde a un nivel de esfuerzo que idealmente produciría una vida de nc = 108. En
general, denotamos Sf’ a la resistencia a la fatiga para vida finita.

EJEMPLO: LÍMITE Y RESISTENCIA A LA FATIGA DEL ACERO
La figura 5.7 ilustra la relación entre el límite de fatiga y el esfuerzo último para diferentes
aceros. La zona de sombreado oscuro corresponde a la tendencia que sigue la mayoría de
los aceros, de acuerdo con los datos experimentales; se observa que para valores de
esfuerzo último menores de aproximadamente
1380 MPa, entre mayor es el Su del acero,mayor es su límite de fatiga.
Sin embargo, para valores de esfuerzo último por encima de 1380 MPa, el límite de fatiga
parece ser independiente de Su. Incluso, para aceros con Su muy por encima de este
valor, la resistencia a la fatiga puede ser inferior a la de un acero con Su = 1380 MPa. Esto
nos indica que, si de resistencia a la fatiga se trata, no parece ser conveniente utilizar un
acero conSu > 1380 MPa.

La tendencia de los datos se aproxima a las dos líneas rectas mostradas en la figura 5.7.
Una línea tiene una pendiente de 0.5 y, al extrapolar, partiría desde el origen del diagrama;
esto indica que el límite de fatiga es la mitad del esfuerzo último. La otra línea es horizontal
y parte desde el punto (1380, 690) MPa; se asume, entonces, que para los aceros con Su >
1380 MPa,...