ejercicios de elementos sometidos a fatiga

La fatiga es un proceso de degeneración de un material sometido a cargas cíclicas de valores por debajo de aquellos que serían capaces de provocar su rotura mediante tracción. Durante dicho proceso se genera una grieta que, si se dan las condiciones adecuadas crecerá hasta producir la rotura de la pieza al aplicar un número de ciclos suficientes. El número de ciclos necesarios dependerá devarios factores como la carga aplicada, presencia de entallas…
Si bien no se ha encontrado una respuesta que explique totalmente la fatiga se puede aceptar que la fractura por fatiga se debe a deformaciones plásticas de la estructura de forma similar a como ocurre en deformaciones mono direccionales producidas por cargas estáticas, con la diferencia fundamental de que bajo cargas cíclicas se generandeformaciones residuales en algunos cristales.
Incluso bajo cargas pequeñas pueden aparecer estas bandas de deslizamiento, aumentando con el número de ciclos llegando a provocar la aparición de una fisura. Este proceso inicial, que se puede denominar nucleación, se da preferentemente en granos próximos a la superficie produciendo los efectos de intrusión y extrusión, facilitando la existencia dela intrusión la propagación de la grieta debido a la tracción.
Fases
La siguiente fase es la de crecimiento de grieta que puede dividirse a su vez en dos fases. La primera fase supone el crecimiento de una grieta corta en pequeñas distancias del tamaño de pocos. En esta fase, dado que el tamaño de la grieta es comparable al de los elementos característicos de la microestructura del material,dicha microestructura (tamaño de grano, orientación de los mismos…) afecta en gran medida al crecimiento de la grieta.
La segunda fase consiste en un crecimiento de la grieta normal al plano principal de tensiones. En este caso de grietas más largas la microestructura del material afecta en menor medida al crecimiento de la grieta dado que la zona de plastificación creada por el propio crecimientode la grieta es mucho mayor que las dimensiones características de la microestructura.

Fatiga térmica
La fatiga térmica se induce normalmente a temperaturas elevadas debido a tensiones térmicas fluctuantes; no es necesario que estén presentes tensiones mecánicas de origen externo. La causa de estas tensiones térmicas es la restricción a la dilatación y o contracción que normalmente ocurrenen piezas estructurales sometidas a variaciones de temperatura. La magnitud de la tensión térmica resultante debido a un cambio de temperatura depende del coeficiente de dilatación térmica y del módulo de elasticidad. Se rige por la siguiente expresión:

Dónde:
 Tensión térmica
 Coeficiente de dilatación térmica
 Modulo de elasticidad
 Incremento de temperatura
Fatiga estática(corrosión-fatiga)
La fatiga con corrosión ocurre por acción de una tensión cíclica y ataque químico simultáneo. Lógicamente los medios corrosivos tienen una influencia negativa y reducen la vida a fatiga, incluso la atmósfera normal afecta a algunos materiales. A consecuencia pueden producirse pequeñas fisuras o picaduras que se comportarán como concentradoras de tensiones originando grietas. La de propagacióntambién aumenta en el medio corrosivo puesto que el medio corrosivo también corroerá el interior de la grieta produciendo nuevos concentradores de tensión.

Señales de fatiga:
La falla por fatiga es repentina, las señales son microscópicas.
En las fallas estáticas las piezas sufren una deformación detectable a simple vista.
Para evitar las fallas por fatiga se pueden aumentarconsiderablemente los factores de seguridad, pero esto implicara aumentar los costos de fabricación de las piezas.
Características de fatiga:El material es sometido a esfuerzos repetitivos, pobreta de viga giratoria.
Ciclos:cantidad de giros que se realiza a la pobreta con aplicación de carga
Medio ciclo: N=1/2 implica aplicar la carga, suprimir la carga y girar la pobreta 180`grados
Un ciclo: N=1 implica...