COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES EN SERVICIO: FRACTURA Y FATIGA EN SITEMAS MECÁNICOS






COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES EN SERVICIO:
fractura y fatiga en SITEMAS MECÁNICOS











índice

1. introducción


2. FUNDAMENTOS DEL DISEÑO MECÁNICO


3. MATERIALES

3.1 PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES
3.2 MATERIALES EMPLEADOS
3.2.1. Materiales para fundición
3.2.2 Acero. Tratamientos térmicos y trabajo en frío
3.2.3 Aceros aleados einoxidables
3.2.4 Materiales ligeros
3.2.5 Otros materiales


4. CONSIDERACIONES ESTÁTICAS EN EL DISEÑO MECÁNICO

4.1 DISEÑO POR RESISTENCIA ESTÁTICA
4.2 FRACTURA ESTÁTICA: FRACTURA FRÁGIL Y DÚCTIL


5. CONSIDERACIONES DINÁMICAS EN EL DISEÑO MECÁNICO

5.1 DISEÑO POR RESISTENCIA A LA FATIGA FRENTE A CARGAS ALTERNANTES
5.1.1 Introducción al fenómeno de fatiga
5.1.2 DIAGRAMA DE FATIGA
5.2DISEÑO POR RESISTENCIA A LA FATIGA FRENTE A CARGAS FLUCTUANTES
5.2.1 INFLUENCIA DE LA TENSIÓN MEDIA. TEORÍAS DE FALLO POR FATIGA CON TENSIÓN MEDIA.
5.2.2 TENSIÓN ALTERNANTE EQUIVALENTE
5.2.3 FATIGA EN TORSIÓN


6. DAÑO ACUMULADO POR FATIGA

6.1 DIAGRAMA DE FATIGA DE MATERIALES DAÑADOS. HIPÓTESIS DE MINER Y MANSON
6.2 PROPAGACIÓN DE GRIETAS BAJO CARGAS DE FATIGA

7. BIBLIOGRAFÍA

1.Introducción:

El tema propuesto del que es objeto este trabajo, el comportamiento en servicio de materiales, es un tema bastante amplio y con diferentes y muy distintas temáticas entre las que se puede desarrollar el mismo, como bien se observa en el tema 4 del libro base de la asignatura de Tecnología de materiales. En dicho tema se estudia el comportamiento de los materiales durante suutilización, teniendo en cuenta el cumplimiento de los objetivos impuestos para el que los distintos componentes fueron diseñados. El incumplimiento de dichos objetivos provoca el fallo del material, con lo que se deberá de optimizar al máximo el diseño.

En la línea de optimizar el diseño se basa este trabajo, concretamente en el fundamento del diseño de sistemas mecánicos. Para ellos se parte de losconceptos de elasticidad, resistencia de materiales, propiedades de los materiales, comportamiento final, seguridad, fiabilidad etc. con el fin de evitar que se produzca el fallo del material.

Igualmente veremos qué materiales pueden emplearse en el diseño de sistemas mecánicos, cómo podemos evitar la fatiga y la fractura, qué sistemas teóricos y prácticos existen en la actualidad para evitar elfallo etc.
2. FUNDAMENTOS DEL DISEÑO MECÁNICO

Es importante destacar que los enfoques fundamentales del diseño mecánico son: el diseño por seguridad y el diseño probabilístico.

Es una realidad patente que las cosas fallan, con lo que lo verdaderamente importante es plantear cómo diseñar algo de modo que no falle. Para dicho diseño se utilizan diferentes parámetros, independientes entre sí ono, con un cierto rango de valores entre los que el material funciona correctamente y en el que fuera de él se produce el fallo. En definitiva, se trata de en encontrar todas las posibles causas de fallo, los parámetros que provocan el fallo y sus valores límite; es lo que entendemos como factor de seguridad.

Un parámetro representativo del estado de un sistema es aquél que presenta un valorlímite, a partir del cual cabe esperar que se presente el fallo, y no antes. El factor de seguridad respecto a ese parámetro se define como el cociente entre el valor límite del mismo y el valor actual o previsto.

En realidad este parámetro no tiene un valor límite en sí, y en la práctica se hacen usos de probabilidades estadísticas, con funciones de densidad de probabilidad normalizada de falloy de probabilidad acumulada de fallo.

En el caso del diseño mecánico, el fallo se llama rotura, y el parámetro más significativo es el de la tensión, o fuerza por unidad de superficie. Así pues, un sistema de cargas exteriores produce en un sólido un estado de tensiones que es función de su propio valor, la forma y el tamaño del sólido. Por su parte el valor límite de la tensión es función...