Fatiga

Lectura previa
Fatiga y microdureza.
Los componentes de las máquinas,
vehículos y estructuras suelen verse
sometidos a cargas cíclicas repetidas y los
esfuerzos cíclicos resultantes
inducen
daños a los materiales.
Precisamente la fatiga es una forma de falla
que ocurre en los sistemas debido a una a
la acción de esfuerzos fluctuantes y
dinámicos. Bajo esta circunstancias es
posibleque la falla ocurra a esfuerzos
menores al esfuerzo de cedencia.
El termino de fatiga se utiliza porque
normalmente este tipo de falla ocurre
después de un cierto periodo de estar
sometido a esfuerzos y deformaciones
cíclicas.
Por el térmico ciclo entendemos que un
material es expuesto a dos inversiones del
esfuerzo, es decir, de tensión a compresión
y después de tensión a compresión.
Engeneral existen tres tipos de esfuerzos
fluctuantes-tiempo.
Tipo 1. Donde la amplitud de los esfuerzos
pasando por su media cero es simétrica y
es igual, es decir los esfuerzos de
compresión y tensión tienen igual magnitud.
Tipo 2. Donde la amplitud de los esfuerzos
es asimétrica relativo al nivel cero de
esfuerzo.
Tipo 3. Ciclos de esfuerzo aleatorios.

El esfuerzo máximo Smax, es elvalor
algebraico más grande del ciclo
de
esfuerzo, un valor positivo es un esfuerzo
de tensión un valor negativo es un esfuerzo
de compresión. El esfuerzo mínimo S min
es el valor algebraico más pequeño.
La amplitud de lo esfuerzo esta dada por la
mitad del intervalo de esfuerzos.

Sm =

S max − S min
2

El esfuerzo medio Sm el promedio
algebraico de los esfuerzos máximos y
mínimosSa =

S max + S min
2

La razón de esfuerzos, R, es el cociente del
esfuerzo mínimo entre el esfuerzo máximo,
es decir,

R=

S min
S max

En el ensayo de fatiga, casi siempre el
esfuerzo máximo es un esfuerzo de tensión.
Una R=-1 significa que el esfuerzo mínimo
es de compresión e igual al esfuerzo
máximo de tensión. Esto es lo que se
conoce como un ensayo detensióncompresión con inversión total.
Curvas S-N
Los resultados de un ensayo de tensión son
arrojados es una grafica semilogarítmica,
denominada curva esfuerzo-duración (S-N).
A continuación se observaran dos curvas SN con dos comportamientos distintos: a) un
material que presenta un limite de fatiga
donde la amplitud de los esfuerzos se
mantiene constante por un gran número de
ciclos y b) otro materialque no presenta
límite fatiga, en el cual no se aprecia una
amplitud de esfuerzos constantes.

fallas. Es tipo de vida en fatiga se da
4

cuando el numero de ciclos mayor a 10 a

10 5 .
Los diseñadores utilizan la vida en fatiga y
han encontrado una relación empírica entre
el límite de fatiga y la resistencia a la
tensión final de los aceros templados y
recocidos es la siguiente.Limite de fatiga = Sfm(esfuerzo máximo de
fluencia)
Ensayo de deformación con amplitud
constante.
En la carga de fatiga, habitualmente el
esfuerzo nominal o ingenieril aplicado es
menor que el esfuerzo de fluencia del
material y en consecuencia, el material esta
sometido a carga elástica.
Las curvas de deformación-duración ε -N ,
se establecen imponiendo una amplitud de
deformación yregistrando el número de
ciclos N, necesarios para que el material
falle. El ensayo estándar es el E 606 de la
ASTM.

Otro parámetro que caracteriza el
comportamiento de los materiales en fatiga
es la vida en fatiga Fn. La vida en fatiga
puede definirse como el número de ciclos
capaces de causar una falla a determinada
amplitud de esfuerzos. Desafortunadamente
siempre existe una dispersiónen los datos
obtenidos en la prueba de fatiga. La
dispersión de los datos se debe a la
sensibilidad de la fatiga al tipo de material,
su microestructura, y los parámetros de
cada material. Para ello se expresan las
gráficas S-N en términos de probabilidades.
Cuando el material es sometido a fuerzas
altas que producen
esfuerzos altos
produciendo deformaciones plásticas la
vida en...