Fatiga de materiales

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METALURGIA FISICA

FATIGA

Alumno: Camilo Mota
Docente: Gonzalo López
Año: 2010

INDICE:

* Título 1
* Aspectos generales de la fatiga 3
* Iniciación y propagación de fisuras 6
* Curvas de Wöhler (curvas S-N)8
* Mecánica de la fractura aplicada a la fatiga 10
* Efecto de las Sobrecargas. 13
* Efecto de la razón de tensiones (R). 14
* Otros factores que influencian la propagación de las grietas de fatiga 14
* Medición de crecimiento de la grieta por fatiga 15

Aspectos generales de la fatiga

Los materialessolicitados por la acción de carga estática, después del límite de fluencia, inician el proceso de deformación plástica y con la continuidad del carga, pueden ocurrir el colapso mecánico. Sin embargo, la mayor parte de los materiales en ingeniería están sometidos a cargas cíclicas. Esos materiales pueden fracturar, en esas condiciones, a una tensión inferior al límite de fluencia y al límite deresistencia. A ese tipo de fallo se da el nombre de fatiga.
La norma ASTM Y 1150-87 (1993) define la fatiga como "el proceso de cambio estructural permanente, progresivo y localizado, producido por tensiones o deformaciones fluctuantes en algún punto o puntos del material, y que puede culminar en grietas o fractura completa después un número suficiente de ciclos de carga".
Es un fenómeno muy importante,ya que es la primera causa de rotura de los materiales metálicos (aproximadamente el 90%).
La rotura por fatiga tiene aspecto frágil aún en metales dúctiles, puesto que hay poca deformación plástica asociada a la rotura y el proceso consiste en tres etapas: nucleación (iniciación) de la grieta, propagación de la grieta y rotura.
La iniciación de las grietas de fatiga está ligada a laacumulación de deformación plástica, en general en la superficie del material, mediante deslizamiento de los planos cristalográficos. Las grietas pueden iniciarse en defectos o inclusiones en el material, o sea, en puntos de concentración de tensiones, en logares no homogéneos y puntos de variación abrupta de la geometría de la estructura.
En la segunda etapa, las grietas generalmente se propaganperpendicularmente a la dirección de las tensiones principales de un modo estable, hasta cierta extensión. La última etapa del proceso de fatiga se caracteriza por la propagación de la grieta de modo inestable, resultando en el colapso mecánico de la estructura al superar un determinado tamaño crítico. En la siguiente figura son presentados los primeros estados del proceso de fatiga.

La superficie delmaterial fracturado por fatiga presenta tres regiones de propagación de las grietas distintas, que pueden ser asociadas directamente al proceso de fatiga como se observa en las figuras a continuación.

Antes de abordar la nucleación y propagación de la grieta de fatiga, es necesario que algunos conceptos sean aclarados para el mejor entendimiento del fenómeno. Para ello, es necesario que lastensiones fluctuantes involucradas en el proceso de fatiga sean especificadas.
Los parámetros asociados a la fluctuación de la carga son:

Valor medio de tensión: σm=σmax+σmin2
Intervalo de tensiones: σr=σmax-σmin
Amplitud de la tensión: σa=σr2=σmax-σmin2
Relación de tensiones: R=σmaxσmin

La tensión aplicada puede ser por rotación-flexión en que la carga actúa como flexión pura en lazona central de la pieza, por cargas axiales inversas y a la flexión reversible donde los esfuerzos máximos están limitados a la parte superior e inferior, carga torsional inversa y biaxial inversa.

En general son posibles 3 tipos de tensión fluctuante en el tiempo.

Las gráficas representan respectivamente, un ciclo de carga invertida en el cual la amplitud es simétrica respecto a un nivel...
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