ensayo de fatiga

(Guía Laboratorio Mecánica de Materiales)

FATIGA

ENSAYO DE FATIGA

OBJETIVOS
Analizar el comportamiento de los materiales metálicos al ser sometidos a un esfuerzo de fatiga
flexionante.
Reconocer y determinar de manera práctica las distintas propiedades mecánicas de los materiales
sometidos a esfuerzos de fatiga.
Construir e interpretar la gráfica Esfuerzo S-N (esfuerzo - ciclos)correspondiente al material que se
le realiza la prueba.
Determinar la carga necesaria para poder identificar una falla por fatiga en el material.

INTRODUCCIÓN
En ingeniería y, en especial, en ciencia de
materiales, la fatiga de materiales se refiere a un
fenómeno por el cual la rotura de los materiales
bajo cargas dinámicas cíclicas (fuerzas repetidas
aplicadas sobre el material) seproduce ante
cargas inferiores a las cargas estáticas que
producirían la rotura. Un ejemplo de ello se
tiene
en
un
alambre:
flexionándolo
repetidamente se rompe con facilidad, pero la
fuerza que hay que hacer para romperlo en una
sóla flexión es muy grande. La fatiga es una
forma de rotura que ocurre en estructuras
sometidas a tensiones dinámicas y fluctuantes
(puentes, automóviles,aviones, etc.). Su
principal peligro es que puede ocurrir a una
tensión menor que la resistencia a tracción o el
límite elástico para una carga estática, y
aparecer sin previo aviso, causando roturas
catastróficas. Es un fenómeno muy importante,
ya que es la primera causa de rotura de los
materiales metálicos (aproximadamente el
90%), aunque también está presente en polímeros (plásticos,composites,...), y en cerámicas.

Edwin Medina Bejarano

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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 delos
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 comoroturas por tensiones repetidas, tensiones
que pueden actuar individualmente o combinadas.
Una carga dada puede ser de naturaleza estática
o repetirse muchas veces (carga dinámica)
siempre que los esfuerzos permanezcan en el
rango elástico, tal conclusión es correcta para
ciclos que se repitan unas pocas docenas o aun
centenares de veces. Sin embargo, no es cierto
cuando los ciclos se repitenmiles o millones de
veces. En tales casos, la ruptura ocurrirá a
esfuerzos mucho más bajos que la resistencia
estática de ruptura. Este fenómeno se conoce
como fatiga. Una falla por fatiga es de
naturaleza frágil aun para materiales
normalmente dúctiles. La fatiga se puede
definir como el deterioro de un material bajo ciclos repetidos de esfuerzo y deformación, que conducen a unagrietamiento progresivo que acaba por producir la fractura. Se debe considerar la fatiga en el diseño de todos
los componentes estructurales y de máquinas que están sometidas a cargas repetidas o fluctuantes. El número
de ciclos de carga que puede esperarse durante la vida útil de una componente puede variar mucho, según la
utilización del material. Para poder realizar una aproximación a la realidad decómo se comporta el material, se
realizan ensayos de fatiga por máquinas que someten a los materiales a una serie de esfuerzos de tracción y
compresión (pueden ser miles de ciclos), hasta que se debilitan y se produce la rotura en el material.

Los resultados de los estudios estructurales (estáticos y dinámicos,
lineales y no lineales) se usan como los datos básicos de partida
para definir...