Fatiga en materiales
Páginas: 27 (6638 palabras)
Publicado: 10 de agosto de 2010
2.3.‐ TEORÍA DE FATIGA
2.3.1.‐ INTRODUCCIÓN
Hay muchos componentes que en su servicio, según están operando, rompen
de manera brusca sin apreciar deformación plástica, sometidos a tensiones por debajo de la carga de rotura, además, si las cargas son variables con el tiempo, se dice que el fallo se ha producido por fatiga. Hay que saber que el 90 % de los fallos son producidos por fatiga. Debido a la importancia que tiene la durabilidad en las máquinas y en nuestro
caso particular, y la intima relación que existe entre durabilidad y fatiga en materiales, analizaremos en ésta sección el concepto de fatiga en los materiales. En esta sección se desarrollarán métodos para el análisis de las solicitaciones
que varían con el tiempo. Las pruebas de rotura de un material para determinar su resistencia nos dan una idea suficientemente clara de las cualidades de dicho material para soportar esfuerzos de intensidad variable que es el caso más frecuente en construcción de máquinas. En los ensayos estáticos, la velocidad de variación de la tensión y de las deformaciones consiguientes es relativamente pequeña, por consiguiente podemos decir que cuando una pieza falla estáticamente, presentará grandes deformaciones ya que el límite de elasticidad ha sido superado, de esta manera podremos anticiparnos y reemplazar la pieza antes de que se produzca la rotura. Ahora bien, en los ensayos dinámicos la causa de rotura es debida no solo al valor absoluto de las tensiones, sino a su variación en función del tiempo. Como ya hemos dicho, con los ensayos dinámicos se aproxima mucho a la forma de trabajo de las piezas en las maquinas y son precisamente los esfuerzos repetidos los que causan la mayoría de las roturas de las piezas en servicio. Los fallos dinámicos por fatiga son del tipo de fallos repentinos en los que no se aprecia evidencia ya que se caracterizan porque las tensiones máximas que entran en juego son inferiores al límite aparente de elasticidad.
La determinación en forma rigurosa de las tensiones que se originan como consecuencia de las cargas dinámicas resulta compleja y en cierto modo, un tanto indefinida. El Diseño y cálculo contra el fallo estático son tareas relativamente sencillas debido a que el conocimiento del fenómeno de fallo estático es bastante completo desde el punto de vista experimental. En el caso de solicitaciones estáticas las cargas actuantes pueden determinarse en forma mucho más cierta que en el caso de solicitaciones dinámicas, dónde ocurre una transferencia de una cierta cantidad de energía cinética, la cual en la práctica es muy difícil de cuantificar. Una visión muy conservadora consiste en no emplear métodos de cálculo por
fatiga y multiplicar por 3 o por 4 los coeficientes de seguridad comúnmente empleados, pero está práctica conduce a diseños poco competitivos.
2.3.2.‐ TIPOS DE CARGAS DINÁMICAS O CÍCLICAS Y SUS CARACTERÍSTICAS
En las piezas de máquinas pueden estar sometidas a diferentes tipos de
solicitaciones, las cargas se pueden distinguir en dos tipos característicos: ESTÁTICAS y DINAMICAS según varíen o no varíen con el tiempo. También se las suele llamar con otros apelativos. Así pues las cargas estáticas suelen denominarse “ESTACIONARIAS” y a las cargas dinámicas se las suele denominar “CICLICAS” o” TRANSITORIAS”. Las cargas estáticas varían su magnitud de cero a los valores definitivos tan
lentamente, que las aceleraciones que en estas condiciones reciben los elementos de las máquinas son despreciablemente pequeñas. Cuando una carga se aplica en un período relativamente corto recibe el nombre
de “carga dinámica”. La diferencia fundamental de ...
2.3.1.‐ INTRODUCCIÓN
Hay muchos componentes que en su servicio, según están operando, rompen
de manera brusca sin apreciar deformación plástica, sometidos a tensiones por debajo de la carga de rotura, además, si las cargas son variables con el tiempo, se dice que el fallo se ha producido por fatiga. Hay que saber que el 90 % de los fallos son producidos por fatiga. Debido a la importancia que tiene la durabilidad en las máquinas y en nuestro
caso particular, y la intima relación que existe entre durabilidad y fatiga en materiales, analizaremos en ésta sección el concepto de fatiga en los materiales. En esta sección se desarrollarán métodos para el análisis de las solicitaciones
que varían con el tiempo. Las pruebas de rotura de un material para determinar su resistencia nos dan una idea suficientemente clara de las cualidades de dicho material para soportar esfuerzos de intensidad variable que es el caso más frecuente en construcción de máquinas. En los ensayos estáticos, la velocidad de variación de la tensión y de las deformaciones consiguientes es relativamente pequeña, por consiguiente podemos decir que cuando una pieza falla estáticamente, presentará grandes deformaciones ya que el límite de elasticidad ha sido superado, de esta manera podremos anticiparnos y reemplazar la pieza antes de que se produzca la rotura. Ahora bien, en los ensayos dinámicos la causa de rotura es debida no solo al valor absoluto de las tensiones, sino a su variación en función del tiempo. Como ya hemos dicho, con los ensayos dinámicos se aproxima mucho a la forma de trabajo de las piezas en las maquinas y son precisamente los esfuerzos repetidos los que causan la mayoría de las roturas de las piezas en servicio. Los fallos dinámicos por fatiga son del tipo de fallos repentinos en los que no se aprecia evidencia ya que se caracterizan porque las tensiones máximas que entran en juego son inferiores al límite aparente de elasticidad.
La determinación en forma rigurosa de las tensiones que se originan como consecuencia de las cargas dinámicas resulta compleja y en cierto modo, un tanto indefinida. El Diseño y cálculo contra el fallo estático son tareas relativamente sencillas debido a que el conocimiento del fenómeno de fallo estático es bastante completo desde el punto de vista experimental. En el caso de solicitaciones estáticas las cargas actuantes pueden determinarse en forma mucho más cierta que en el caso de solicitaciones dinámicas, dónde ocurre una transferencia de una cierta cantidad de energía cinética, la cual en la práctica es muy difícil de cuantificar. Una visión muy conservadora consiste en no emplear métodos de cálculo por
fatiga y multiplicar por 3 o por 4 los coeficientes de seguridad comúnmente empleados, pero está práctica conduce a diseños poco competitivos.
2.3.2.‐ TIPOS DE CARGAS DINÁMICAS O CÍCLICAS Y SUS CARACTERÍSTICAS
En las piezas de máquinas pueden estar sometidas a diferentes tipos de
solicitaciones, las cargas se pueden distinguir en dos tipos característicos: ESTÁTICAS y DINAMICAS según varíen o no varíen con el tiempo. También se las suele llamar con otros apelativos. Así pues las cargas estáticas suelen denominarse “ESTACIONARIAS” y a las cargas dinámicas se las suele denominar “CICLICAS” o” TRANSITORIAS”. Las cargas estáticas varían su magnitud de cero a los valores definitivos tan
lentamente, que las aceleraciones que en estas condiciones reciben los elementos de las máquinas son despreciablemente pequeñas. Cuando una carga se aplica en un período relativamente corto recibe el nombre
de “carga dinámica”. La diferencia fundamental de ...
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