diseño mecanico

“La falla por fatiga se debe a la formación y propagación de grietas. Por lo
general una grieta de fractura, se inicia en una discontinuidad del material
donde el esfuerzo cíclico es máximo”
Ejemplos de discontinuidades:
donde ocurren concentradores de esfuerzo.
Elementos que giran y/o deslizan entre si (cojinetes, engranes, levas), donde

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El diseño de cambios rápidos en lasección transversal, cuñas, orificios, etc.,

es posible que se generen esfuerzos de contacto concentrados bajo la
superficie lo que origina picaduras o astilladuras.
Falta de cuidado en las ubicaciones de estampados, marcas de herramienta,
raspaduras y rebabas; diseño defectuoso de juntas; ensambles inapropiados;
y otros errores de fabricación.
La propia composición del material desde sufundición hasta los diferentes
procesos de manufactura (laminado, forjado, fundido, estirado, calentado)
Surgen inclusiones de materiales extraños, segregaciones de aleación,
huecos, precipitación de partículas duras y discontinuidades cristalinas.

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DISEÑO MECÁNICO– CÓDIGO 10017

Esfuerzos que caracterizan el tipo de carga

σm

σmáx
σmín
124

σa =

σ max − σ min

2
σmax + σ min
σm =
2

σ max
R=
σ min

σa
A=
σm

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σa

Esfuerzo alternativo

Esfuerzo medio

Relación de esfuerzo

Relación de esfuerzo

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Esfuerzo Repetido e invertido (ensayo de fatiga R. R. Moore)

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Giro
Desplazamiento
W

σ

σ

σ
σ

t
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EsfuerzoFluctuante

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Ejemplo: Para el muelle plano, calcule los esfuerzos representativos si la
longitud L=65 mm. Las dimensiones de a sección del muelle son: t=0.8 mm y
b=6mm

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DISEÑO MECÁNICO– CÓDIGO 10017

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“Los ingenieros usan la ciencia para resolver problemas siempre que sea
posible utilizarla. Pero aunque la ciencia noesté disponible, el problema debe
resolverse y cualquier forma que tome la solución bajo estas condiciones se
llama ingeniería”

Métodos de fatiga-vida
1. Método de esfuerzo-vida
2. Método de deformación-vida
3. Método de mecánica de la fractura lineal elástica.

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DISEÑO MECÁNICO– CÓDIGO 10017

Método del esfuerzo-vida
Construcción de gráfico Carganúmero de ciclos para fractura29/10/2011

Ensayo viga rotativa de alta
velocidad de R R Moore

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DISEÑO MECÁNICO– CÓDIGO 10017

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Límite de resistencia a la fatiga

Para los aceros el límite de resistencia (del ensayo rotatorio), se acepta por:

S e′ = 0.5Sut

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1. Material: composición, base defalla, variabilidad.
2. Manufactura: método, tratamiento térmico, corrosión superficial por
frotamiento, acabado superficial, concentración de esfuerzo.
3. Entorno: corrosión, temperatura, estado de esfuerzos, tiempos de relajación.
4. Diseño: tamaño, forma, vida, estado de esfuerzos, concentración de
esfuerzos, velocidad, rozamiento.

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Factores que modifican el límite deresistencia a la fatiga

Coeficientes de Marin

ka
kb
kc
kd
ke

Factor de superficie
Factor de tamaño
Factor de carga
Factor de temperatura
Factor de efectos varios

S e′ = 0.5Sut
S e = k a .kb .kc .k d .ke .S e′
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Coeficiente de superficie

b
ut

FACTOR a

EXPONENTE
b

Kpsi

Mpa

Esmerilado o rectificado

1.34

1.58

-0.085Maquinado o estirado en frío

2.70

4.51

-0.265

Laminado en caliente

14.4

57.7

-0.718

Como sale de la forja

39.9

272

-0.995

Coeficientes de Superficie

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k a = aS

ACABADO DE
SUPERFICIE

1
kapul( Sut)
karec( Sut)
kamaq( Sut)
0.5
kalam( Sut)
kafor( Sut)

133
0
100

150

200
Sut

250

300

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