Astm

La ASTM define la fatiga como “el proceso de un localizado, permanente y progresivo cambio estructural sufrido por un material sujeto a condiciones que le producen tensiones y deformaciones en uno o varios puntos y que puede conducir a la producción de grietas o a la rotura después de un número suficiente de fluctuaciones”.
Se ha comprobado que materiales dúctiles sometidos a esfuerzos cíclicosmucho menores que el nivel de su resistencia estática pueden fallar por fatiga.
La fatiga es el mecanismo mediante el cual las fisuras se incrementan en una estructura. El crecimiento tan sólo se produce bajo tensiones cíclicas. La rotura final se produce normalmente en zonas sometidas a tensión de tracción cuando la sección transversal reducida se hace insuficiente para soportar la carga máximasin que se produzca la rotura. En condiciones de servicio normales, las fisuras no se propagan mientras la carga sobre la estructura sea estacionaria.
En las estructuras metálicas soldadas, es casi seguro que las roturas de fatiga empezarán a propagarse a partir de las soldaduras y no desde otras uniones, debido a que:
*Por una parte la mayoría de los procesos de soldadura dejandiscontinuidades a partir de las que pueden propagarse las fisuras. Como resultado de ello, el período inicial, que normalmente es necesario para que aparezca una fisura en un material forjado, es o muy corto o inexistente. Las fisuras pasan la mayor parte de su vida propagándose.
*Además la mayor parte de las soldaduras estructurales presentan un perfil sin pulir. Normalmente, los cambios acusados dedirección se localizan en los bordes de las soldaduras a tope y en los bordes y primeros cordones de las soldaduras en ángulo.
Estos puntos ocasionan concentraciones de tensión locales. Por lo tanto, las pequeñas discontinuidades cercanas a estos puntos reaccionarán igual que si se encontraran en un elemento sometido a mayor tensión y se propagarán con más rapidez.
Ahora bien, el origen de roturapor fatiga es una fisura minúscula que va extendiéndose progresivamente hasta el instante en que no existe suficiente metal sano en la sección para soportar el esfuerzo aplicado; se produce entonces la rotura instantánea por deformación plástica o por fragilidad, de acuerdo con las propiedades del metal y su sensibilidad al efecto entalla una vez formada la fisura.
El estudio de la mecánica defractura muestra que la velocidad de crecimiento de una fisura es proporcional a la raíz cuadrada de su longitud, con la misma fluctuación y el mismo grado de concentración de tensión. Por esta razón, las fisuras de fatiga pasan la mayor parte de su vida en forma de fisuras muy pequeñas difíciles de detectar. Tan sólo en las últimas etapas de su vida comienza la fisura a causar una pérdidasignificativa del área resistente. Esto plantea problemas para la inspección de estructuras en servicio.
*El fallo por fatiga se produce si se dan simultáneamente:
-Tensiones de tracción elevadas
-Variación de la tensión con el tiempo
-Número de ciclos de carga suficientemente largo.
*El proceso de rotura por fatiga es progresivo y comprende:
-Fase de iniciación de la grieta. En piezas lisas,sin apenas entallas y solicitadas por cargas reducidas puede suponer un 90% de la vida.
-Fase de propagación. Iniciada la grieta, se propaga reduciéndose la sección resistente. Las tensiones en el frente de grieta aumentan acelerando el proceso.
-Fase de rotura. Cuando la sección es insuficiente rotura “sin aviso”.
De tal manera, la resistencia a la fatiga de un componente se define como elrango de tensión (ΔσR) que, fluctuando a una amplitud constante, origina el agotamiento de dicho componente tras un número especificado de ciclos (N). El rango de tensión es la diferencia entre los puntos máximo y mínimo del ciclo. El número de ciclos hasta la rotura es lo que denominamos resistencia o vida a la fatiga.
La expresión que relaciona N y ΔσR (ecuación dada en donde a y m serán...