Resistencia A La Fatiga
Páginas: 16 (3761 palabras)
Publicado: 13 de junio de 2012
DISEÑO MECANICO
UNIDAD 2 RESISTENCIA A LA FATIGA
2.1. GENERALIDADES Cuando se diseña un elemento es importante que éste sea seguro para trabajar bajo condiciones razonablemente previsibles, para lo cual se debe realizar un análisis de esfuerzos donde los valores calculados de esfuerzos en el elemento no deben de rebasar el esfuer zo de diseño correspondiente. El análisis de esfuerzos se puede hacer en forma analítica o experimental, esto depende de los siguientes factores: a) del grado de complejidad del elemento b) del conocimiento de las condiciones de carga c) de las propiedades del material Los dos últimos factores influyen para la determinación del esfuer zo de diseño, por lo tanto es importante conocer los diferentes tipos de carga de acuerdo a la forma de aplicar la carga con respecto al tiempo sobre el elemento por diseñar, además de las propiedades de los diferentes materiales posibles y/o disponibles para la fabricación del elemento por diseñar. 2.1.1. Tipos de esfuerzos En la siguiente tabla se muestran los diferentes tipos de carga de acuerdo a la forma de aplicar la carga con respecto al tiempo, así como los esfuerzos que estas cargas producen Tipo de carga Esfuer zo generado Estática Estático Repetida e invertida Repetido e invertido Fluctuante Fluctuante Choque o impacto *Choque Aleatoria *Aleatorio *El estudio de estos tipos de esfuer zo no se consider an dentro de este cur so Los factores a considerar cuando se especifica el tipo de carga para el cual un elemento de maquina se somete, son la variación de la carga y la variación resultante del esfuerzo en función del tiempo, las variaciones de esfuerzos se caracterizan con cuatro valores 1. Esfuer zo máximo σmax . es el máximo esfuerzo al que esta sometido un elemento, y su valor se determina con las condiciones máximas (fuerza, momento flexionante o par torsional) a las que se somete un elemento en determinado tiempo
Para esfuer zos de tensión o compr esión
s max =
Pmax A
10
Ing. Rafael Gálvez Tovar
DISEÑO MECANICO
Para esfuer zos de flexión
s max = t max =
M max c I Tmax c J
Para esfuer zos de torsión
2. Esfuerzo mínimo σ min . es el mínimo esfuerzo al que esta sometido un elemento, y su valor se determina con las condiciones mínimas (fuerza, momento flexionante o par torsional) a las que se somete un elemento en determinado tiempo
Para esfuer zos de tensión o compr esión
s min =
Pmin A M min c I Tmin c J
Para esfuer zos de flexión
s min =
Para esfuer zos de tor sión
t min =
3. Esfuer zo medio σm . es el esfuerzo medio entre el esfuerzo máximo y el esfuerzo mínimo y su valor se determina con la siguiente expresión
s m = s max + s min
2
(2.1)
4. Esfuer zo alter no σa . es el esfuerzo que se alterna entre el esfuerzo máximo y el esfuerzo mínimo y su valor se determina con la siguiente expresión
s a =
s max - s min
2
(2.2)
Además el comportamiento de un material bajo esfuerzos variables depende de la manera de la variación, la cual se conoce como relación de esfuerzo R
R =
s min s max (2.3)
11 Ing. Rafael Gálvez Tovar
DISEÑO MECANICO 2.1.2. Esfuerzo estático Es el esfuerzo que se presenta en un elemento cuando se somete a una carga(s) estática
Figura 2.1 Esfuerzo estático En este tipo de esfuerzo como se aprecia en la figura, σmax = σmin por lo tanto:
s m = s max
2.1.3. Esfuerzo repetido e inver tido
s a = 0Es el esfuerzo que se presenta cuando un elemento se somete a un cierto valor de esfuerzo de tensión, seguido por el mismo valor de esfuerzo de compresión, siendo este ciclo repetido durante miles de veces
Figura 2.2 Esfuerzo repetido e invertido
En este tipo de esfuerzo como se aprecia en la figura, σmax = σmin por lo tanto:
s m = 0
s a = s max
12 Ing. Rafael Gálvez Tovar ...
UNIDAD 2 RESISTENCIA A LA FATIGA
2.1. GENERALIDADES Cuando se diseña un elemento es importante que éste sea seguro para trabajar bajo condiciones razonablemente previsibles, para lo cual se debe realizar un análisis de esfuerzos donde los valores calculados de esfuerzos en el elemento no deben de rebasar el esfuer zo de diseño correspondiente. El análisis de esfuerzos se puede hacer en forma analítica o experimental, esto depende de los siguientes factores: a) del grado de complejidad del elemento b) del conocimiento de las condiciones de carga c) de las propiedades del material Los dos últimos factores influyen para la determinación del esfuer zo de diseño, por lo tanto es importante conocer los diferentes tipos de carga de acuerdo a la forma de aplicar la carga con respecto al tiempo sobre el elemento por diseñar, además de las propiedades de los diferentes materiales posibles y/o disponibles para la fabricación del elemento por diseñar. 2.1.1. Tipos de esfuerzos En la siguiente tabla se muestran los diferentes tipos de carga de acuerdo a la forma de aplicar la carga con respecto al tiempo, así como los esfuerzos que estas cargas producen Tipo de carga Esfuer zo generado Estática Estático Repetida e invertida Repetido e invertido Fluctuante Fluctuante Choque o impacto *Choque Aleatoria *Aleatorio *El estudio de estos tipos de esfuer zo no se consider an dentro de este cur so Los factores a considerar cuando se especifica el tipo de carga para el cual un elemento de maquina se somete, son la variación de la carga y la variación resultante del esfuerzo en función del tiempo, las variaciones de esfuerzos se caracterizan con cuatro valores 1. Esfuer zo máximo σmax . es el máximo esfuerzo al que esta sometido un elemento, y su valor se determina con las condiciones máximas (fuerza, momento flexionante o par torsional) a las que se somete un elemento en determinado tiempo
Para esfuer zos de tensión o compr esión
s max =
Pmax A
10
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DISEÑO MECANICO
Para esfuer zos de flexión
s max = t max =
M max c I Tmax c J
Para esfuer zos de torsión
2. Esfuerzo mínimo σ min . es el mínimo esfuerzo al que esta sometido un elemento, y su valor se determina con las condiciones mínimas (fuerza, momento flexionante o par torsional) a las que se somete un elemento en determinado tiempo
Para esfuer zos de tensión o compr esión
s min =
Pmin A M min c I Tmin c J
Para esfuer zos de flexión
s min =
Para esfuer zos de tor sión
t min =
3. Esfuer zo medio σm . es el esfuerzo medio entre el esfuerzo máximo y el esfuerzo mínimo y su valor se determina con la siguiente expresión
s m = s max + s min
2
(2.1)
4. Esfuer zo alter no σa . es el esfuerzo que se alterna entre el esfuerzo máximo y el esfuerzo mínimo y su valor se determina con la siguiente expresión
s a =
s max - s min
2
(2.2)
Además el comportamiento de un material bajo esfuerzos variables depende de la manera de la variación, la cual se conoce como relación de esfuerzo R
R =
s min s max (2.3)
11 Ing. Rafael Gálvez Tovar
DISEÑO MECANICO 2.1.2. Esfuerzo estático Es el esfuerzo que se presenta en un elemento cuando se somete a una carga(s) estática
Figura 2.1 Esfuerzo estático En este tipo de esfuerzo como se aprecia en la figura, σmax = σmin por lo tanto:
s m = s max
2.1.3. Esfuerzo repetido e inver tido
s a = 0Es el esfuerzo que se presenta cuando un elemento se somete a un cierto valor de esfuerzo de tensión, seguido por el mismo valor de esfuerzo de compresión, siendo este ciclo repetido durante miles de veces
Figura 2.2 Esfuerzo repetido e invertido
En este tipo de esfuerzo como se aprecia en la figura, σmax = σmin por lo tanto:
s m = 0
s a = s max
12 Ing. Rafael Gálvez Tovar ...
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