Fatiga De Materiales
Páginas: 6 (1447 palabras)
Publicado: 29 de abril de 2012
FATIGA DE MATERIALES
La fatiga de materiales se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas.
Al producir las fuerzas necesarias para provocar la rotura con cargas dinámicas son muy inferiores a las necesarias en el caso estático.
Denominado ciclo de carga repetida, los máximos y mínimos sonasimétricos con respecto al nivel cero de carga.
Aleatorio: el nivel de tensión puede variar al azar en amplitud y frecuencia.
La amplitud de la tensión varía alrededor de un valor medio, el promedio de las tensiones máxima y mínima en cada ciclo:
σ_m=σ_〖max+〗〖 σ_min 〗 /2
El intervalo de tensiones es la diferencia entre tensión máxima y mínima
σ_r= σ_max- σ_min
La amplitud de tensiónes la mitad del intervalo de tensiones.
σ_a=σ_〖max -〗〖 σ_min 〗 /2= σ_r/2
El cociente de tensiones R es el cociente entre la amplitud mínima y la amplitud máxima.
R= σ_min/σ_max
CARGA CICLICA TIPICA DE PERIODO T
En la vida real se observa que repetidos ciclos de carga y descarga debilitan las piezas a lo largo del tiempo incluso cuando las cargas inducidas están considerablementepor debajo de la tensión de rotura estática e incluso del límite elástico del material.
Este fenómeno se le conoce como Fatiga.
Cada ciclo de fluctuación de la tensión deteriora o daña la pieza un poco.
Con un número de ciclos determinado, la pieza está tan debilitada que se rompe por Fatiga. Este fenómeno se observa en piezas metálicas que por debajo de un cierto valor de la tensión no seproduce la rotura por elevado que sea el número de ciclos de trabajo de la pieza.
Todo esto hace que la Fatiga sea realmente compleja y por desgracia para el ingeniero de diseño una de las primeras causas de fallo en muchas piezas construidas con materiales férricos. La fatiga se puede definir como:
(Fuchs, 1980). El análisis de fatiga estructural es una herramienta para evaluar lavalidez de un diseño, o su durabilidad, bajo condiciones de carga simples o complejas conocidas como cargas de servicio. Los resultados del análisis de fatiga se representan mediante contornos en color que muestran la duración de los ciclos de carga que la estructura puede soportar antes de que se inicie cualquier grieta.
Los estudios estructurales lineales y no lineales no predicen los fallospor fatiga. Calculan la respuesta de un diseño sujeto a un entorno específico de cargas y restricciones. Si los resultados de desplazamientos y tensiones están por debajo de un cierto nivel admisible el ingeniero proyectista puede concluir que el diseño es seguro en ese entorno de condiciones con independencia de cuantas veces se aplique la carga.
Los resultados de los estudios estructurales(estáticos y dinámicos, lineales y no lineales) se usan como los datos básicos de partida para definir el estudio de fatiga. El número de ciclos requeridos para que el fallo por fatiga ocurra en un punto depende del material y de la fluctuación de las tensiones.
El análisis de fatiga se basa en la regla de Miner de daño acumulado para estimar la vida a fatiga a partir de una historia de tensiones odeformaciones. La estimación se realiza reduciendo los datos de carga a una secuencia de picos y valles, contando los ciclos y calculando la vida a fatiga. Para realizar un análisis a Fatiga o de durabilidad, se debe proporcionar información específica para el análisis de fatiga:
FASES DE UN FALLO POR FATIGA
Los fallos por Fatiga se producen en tres fases:
Fase 1 (Iniciación)
Una omás grietas se desarrollan en el material. Las grietas pueden aparecer en cualquier punto del material pero en general ocurren alrededor de alguna fuente de concentración de tensión y en la superficie exterior donde las fluctuaciones de tensión son más elevadas.
Las grietas pueden aparecer por muchas razones: imperfecciones en la estructura microscópica del material, ralladuras, arañazos,...
La fatiga de materiales se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas.
Al producir las fuerzas necesarias para provocar la rotura con cargas dinámicas son muy inferiores a las necesarias en el caso estático.
Denominado ciclo de carga repetida, los máximos y mínimos sonasimétricos con respecto al nivel cero de carga.
Aleatorio: el nivel de tensión puede variar al azar en amplitud y frecuencia.
La amplitud de la tensión varía alrededor de un valor medio, el promedio de las tensiones máxima y mínima en cada ciclo:
σ_m=σ_〖max+〗〖 σ_min 〗 /2
El intervalo de tensiones es la diferencia entre tensión máxima y mínima
σ_r= σ_max- σ_min
La amplitud de tensiónes la mitad del intervalo de tensiones.
σ_a=σ_〖max -〗〖 σ_min 〗 /2= σ_r/2
El cociente de tensiones R es el cociente entre la amplitud mínima y la amplitud máxima.
R= σ_min/σ_max
CARGA CICLICA TIPICA DE PERIODO T
En la vida real se observa que repetidos ciclos de carga y descarga debilitan las piezas a lo largo del tiempo incluso cuando las cargas inducidas están considerablementepor debajo de la tensión de rotura estática e incluso del límite elástico del material.
Este fenómeno se le conoce como Fatiga.
Cada ciclo de fluctuación de la tensión deteriora o daña la pieza un poco.
Con un número de ciclos determinado, la pieza está tan debilitada que se rompe por Fatiga. Este fenómeno se observa en piezas metálicas que por debajo de un cierto valor de la tensión no seproduce la rotura por elevado que sea el número de ciclos de trabajo de la pieza.
Todo esto hace que la Fatiga sea realmente compleja y por desgracia para el ingeniero de diseño una de las primeras causas de fallo en muchas piezas construidas con materiales férricos. La fatiga se puede definir como:
(Fuchs, 1980). El análisis de fatiga estructural es una herramienta para evaluar lavalidez de un diseño, o su durabilidad, bajo condiciones de carga simples o complejas conocidas como cargas de servicio. Los resultados del análisis de fatiga se representan mediante contornos en color que muestran la duración de los ciclos de carga que la estructura puede soportar antes de que se inicie cualquier grieta.
Los estudios estructurales lineales y no lineales no predicen los fallospor fatiga. Calculan la respuesta de un diseño sujeto a un entorno específico de cargas y restricciones. Si los resultados de desplazamientos y tensiones están por debajo de un cierto nivel admisible el ingeniero proyectista puede concluir que el diseño es seguro en ese entorno de condiciones con independencia de cuantas veces se aplique la carga.
Los resultados de los estudios estructurales(estáticos y dinámicos, lineales y no lineales) se usan como los datos básicos de partida para definir el estudio de fatiga. El número de ciclos requeridos para que el fallo por fatiga ocurra en un punto depende del material y de la fluctuación de las tensiones.
El análisis de fatiga se basa en la regla de Miner de daño acumulado para estimar la vida a fatiga a partir de una historia de tensiones odeformaciones. La estimación se realiza reduciendo los datos de carga a una secuencia de picos y valles, contando los ciclos y calculando la vida a fatiga. Para realizar un análisis a Fatiga o de durabilidad, se debe proporcionar información específica para el análisis de fatiga:
FASES DE UN FALLO POR FATIGA
Los fallos por Fatiga se producen en tres fases:
Fase 1 (Iniciación)
Una omás grietas se desarrollan en el material. Las grietas pueden aparecer en cualquier punto del material pero en general ocurren alrededor de alguna fuente de concentración de tensión y en la superficie exterior donde las fluctuaciones de tensión son más elevadas.
Las grietas pueden aparecer por muchas razones: imperfecciones en la estructura microscópica del material, ralladuras, arañazos,...
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