Fatiga en materiales

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2.3.‐ TEORÍA DE FATIGA 
   

2.3.1.‐ INTRODUCCIÓN 
    Hay muchos componentes que en su servicio, según están operando, rompen 

de manera brusca sin apreciar deformación plástica, sometidos a tensiones por debajo  de la carga de rotura, además, si las cargas son variables con el tiempo, se dice que el fallo se ha producido por fatiga. Hay que saber que el 90 % de los fallos son producidos  por fatiga.      Debido a la importancia que tiene la durabilidad en las máquinas y en nuestro 

caso particular, y la intima relación que existe entre durabilidad y fatiga en materiales,  analizaremos en ésta sección el concepto de fatiga en los materiales.      En  esta  sección  se  desarrollarán  métodos  para  el  análisis  de  las  solicitaciones 

que  varían  con  el  tiempo.  Las  pruebas  de rotura  de  un  material  para  determinar  su  resistencia nos dan una idea suficientemente clara de las cualidades de dicho material  para  soportar  esfuerzos  de  intensidad  variable  que  es  el  caso  más  frecuente  en  construcción  de  máquinas.  En  los  ensayos  estáticos,  la  velocidad  de  variación  de  la  tensión  y  de  las  deformaciones  consiguientes  es  relativamente  pequeña, por  consiguiente  podemos  decir  que  cuando  una  pieza  falla  estáticamente,  presentará  grandes  deformaciones  ya  que  el  límite  de  elasticidad  ha  sido  superado,  de  esta  manera  podremos  anticiparnos  y  reemplazar  la  pieza  antes  de  que  se  produzca  la  rotura. Ahora bien, en los ensayos dinámicos la causa de rotura es debida no solo al  valor  absoluto  de  las tensiones,  sino  a  su  variación  en  función  del  tiempo.  Como  ya  hemos dicho, con los ensayos dinámicos se aproxima mucho a la forma de trabajo de  las piezas en las maquinas y son precisamente los esfuerzos repetidos los que causan  la mayoría de las roturas de las piezas en servicio. Los fallos dinámicos por fatiga son del tipo de fallos repentinos en los que no se aprecia evidencia ya que se caracterizan  porque las tensiones máximas que entran en juego son inferiores al límite aparente de  elasticidad.      

  La  determinación  en  forma  rigurosa  de  las  tensiones  que  se  originan  como  consecuencia  de  las  cargas  dinámicas  resulta  compleja  y  en  cierto  modo,  un  tanto  indefinida.       El  Diseño  y  cálculo  contra  el  fallo  estático  son  tareas  relativamente  sencillas debido  a  que  el  conocimiento  del  fenómeno  de  fallo  estático  es  bastante  completo  desde el punto de vista experimental. En el caso de solicitaciones estáticas las cargas  actuantes  pueden  determinarse  en  forma  mucho  más  cierta  que  en  el  caso  de  solicitaciones  dinámicas,  dónde  ocurre  una  transferencia  de  una  cierta  cantidad  de energía cinética, la cual en la práctica es muy difícil de cuantificar.    Una visión muy conservadora consiste en no emplear métodos de cálculo por 

fatiga  y  multiplicar  por  3  o  por  4  los  coeficientes  de  seguridad  comúnmente  empleados, pero está práctica conduce a diseños poco competitivos.     

2.3.2.‐ TIPOS DE CARGAS DINÁMICAS O CÍCLICAS Y SUS CARACTERÍSTICAS   
En  las  piezas  de  máquinas  pueden  estar  sometidas  a diferentes  tipos  de 

solicitaciones, las cargas se pueden distinguir en dos tipos característicos:  ESTÁTICAS y DINAMICAS según varíen o no varíen con el tiempo. También se las suele  llamar  con  otros  apelativos.  Así  pues  las  cargas  estáticas  suelen  denominarse  “ESTACIONARIAS”  y  a  las  cargas  dinámicas  se  las  suele  denominar  “CICLICAS”  o”  TRANSITORIAS”.    Las  cargas estáticas  varían  su  magnitud  de  cero  a  los  valores  definitivos  tan 

lentamente, que las aceleraciones que en estas condiciones reciben los elementos de  las máquinas son despreciablemente pequeñas.    Cuando una carga se aplica en un período relativamente corto recibe el nombre 

de  “carga  dinámica”.  La  diferencia  fundamental  de ...
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