Ensayo de fatiga

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FATIGA
 
En el estudio de los materiales en servicio, como componentes de órganos de máquinas o estructuras, debe tenerse en cuenta que las solicitaciones predominantes a que generalmente están sometidos no resultan estáticas ni cuasi estáticas, muy por lo contrario en la mayoría de los casos se encuentran afectados a cambios de tensiones, ya sean de tracción, compresión, flexión o torsión,que se repiten sistemáticamente y que producen la rotura del material para valores de la misma considerablemente menores que las calculadas en ensayos estáticos. Este tipo de rotura que necesariamente se produce en el tiempo, se denomina de fatiga aunque es común identificarla como roturas por tensiones repetidas, tensiones que pueden actuar individualmente o combinadas.
CLASIFICACIÓN DE LOSENSAYOS DE FATIGA
En general los ensayos de fatiga se clasifican por el espectro de carga- tiempo, pudiendo presentarse como:
- Ensayos de fatiga de amplitud constante.
- Ensayos de fatiga de amplitud variable.
Ensayos de fatiga de amplitud constante.
Los ensayos de amplitud constante evalúan el comportamiento a la fatiga mediante ciclos predeterminados de carga o deformación, generalmentesenoidales o triangulares, de amplitud y frecuencia constantes. Son de ampliación en ensayos de bajo como de alto número de ciclos, ponderan la capacidad de supervivencia o vida a la fatiga por el número de ciclos hasta la rotura (inicio y propagación de la falla) y la resistencia a la fatiga por la amplitud de la tensión para un número de ciclos de rotura predeterminado. Es usual denominar comoresistencia a la fatiga a la máxima tensión bajo la cual el material no rompe o aquella que corresponde a un número preestablecido de ciclos según los metales o aleaciones.
A este respecto la norma ASTM E define como limite de fatiga a la tensión que corresponde a un número muy elevado de ciclos.
Ensayo de fatiga de amplitud variable.
En fatiga, cuando la amplitud del ciclo es variable, seevalúa el efecto del daño acumulado debido a la variación de la amplitud del esfuerzo en el tiempo. Son ensayos de alto número de ciclos con control de carga, que según el espectro de carga elegido serán más o menos representativos de las condiciones de servicio.
FATIGA DE ALTO NUMERO DE CICLOS.
[pic]Los espectros carga - tiempo de los ensayos de amplitud constante surgen de semejar el ciclo decarga a funciones continuas simples, normalmente senoidales. En general cualquiera que resulte el ciclo del esfuerzo aplicado podrá considerárselo como resultante de uno constante o estático, igual al valor medio de la carga (σm), y de otro variable de amplitud constante (σa) senoidal puro.
[pic]
Los parámetros que definen o identifican al ciclo, resultan:
Tensión media . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . σm = (σ1 + σ2 ) / 2
Amplitud de tensión o alternancia . . . . . σa = (σ1 - σ2) / 2
Relación de amplitud o de tensiones. . . .R = σ2 / σ1
Según el dibujo anterior se denominan.
a)  a y b) Alternados: Se generan cuando las tensiones cambian de signo alternativamente. El caso más común y simple, es aquel en que la tensión máxima positiva (σ1) es igual a la mínima (σ2),obteniéndose un ciclo denominado alternado simétrico, figura a.
σa = σ1 = -σ2 R = -1
Cuando las tensiones se presentan de distinto signo y valor, figura b, el ciclo será alternado asimétrico.
σm < σa 0 < R < -1
c) Intermitentes: Los esfuerzos tienen siempre el mismo sentido y su ciclo va desde cero a un valor determinado, que puede ser positivo o negativo, para ciclospositivos se tiene; figura c :
σm = σa  R = 0
d) Pulsatorios: Tienen lugar cuando la tensión varía de un máximo a un mínimo, distinto de cero, dentro del mismo signo; figura d:
σm > σa R> 0
A los efectos de diferenciar los ciclos adoptaremos como positivas a las tensiones de tracción y negativas a las de compresión, fijándose para torsión un sentido arbitrario ya sea...
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