Fatiga

MATERIALES AERONÁUTICOS FATIGA
Introducción: Una de las causas más comunes de falla de los materiales en Aeronáutica se debe a la Fatiga del material. Los materiales sometidos a cargas fluctuantes o repetidas tienden a desarrollar un comportamiento característico que difiere fundamentalmente del comportamiento bajo cargas constantes. Este “comportamiento diferente” se llama Fatiga. Llamaremosfatiga al “fenómeno que afecta la resistencia de las piezas cuando se las somete a un número más o menos grande de solicitaciones repetidas de una cierta amplitud”. La idea clave es que la solicitación (carga o deformación) debe variar en el tiempo para obtener fatiga como posible causa de falla. Podemos definir a la fatiga de los materiales como el “deterioro que se desarrolla bajo la acción deciclos repetidos de carga o deformación de cierta amplitud, en una determinada pieza”; este deterioro se manifiesta en fisuración y eventualmente rotura. Si bien la Fatiga se desarrolla en todos los materiales (incluyendo metales, plástico, gomas, hormigón, etc.), nuestro estudio se concentrará en metales, tales como aceros o aleaciones livianas (aunque se está haciendo cada vez más necesario conocerel comportamiento en plásticos y materiales compuestos en fatiga pues el diseño aeronáutico recurre cada vez más a este tipo materiales). No obstante, los mecanismos involucrados en la producción de fatiga pueden diferir en los diversos materiales. La fuente principal de Fatiga son las no homogeneidades de los materiales. Todos los materiales, aún los cristales más perfectos, tienenimperfecciones de muchos tipos, de modo tal que ningún material puede ser considerado perfectamente homogéneo. Bajo cargas repetidas el efecto de las no homogeneidades se ve enfatizado. Es sabido que un material sometido a tensiones repetidas o fluctuantes fallará a una tensión mucho más baja que la necesaria para producir la fractura con una sola aplicación de carga. Esto se debe a la Fatiga que se produceprincipalmente tres efectos: pérdida de resistencia, pérdida de ductilidad, y aumento en la incertidumbre en cuanto a la resistencia y a la duración (vida en servicio) del material. La acción de la Fatiga se puede observar en diferentes piezas, pero sobre todo en partes móviles como ser: componentes de máquinas rotativas (están sujetos a tensiones alternas); resortes (son deformados en cantidadesvariables); alas de aeronaves (están sometidas a cargas repetidas de ráfagas); neumáticos (son deformados repetidamente con cada revolución de la rueda); etc., y afecta a componentes elementales como un tornillo hasta el transbordador especial. Se ha prestado poca atención al efecto de la Fatiga sobre materiales frágiles ya que estos, aún bajo cargas constantes, presentan daños similares al defatiga (por efecto de las no homogeneidades). Las Normas ASTM definen a la fatiga como: “Término general usado para describir el comportamiento de materiales sometidos a ciclos repetidos de tensión o deformación que ocasiona un deterioro del material que ocasiona una fractura progresiva”. Las fracturas que resultan de la fatiga están entre las más difíciles de prever debido a la dificultad de reconocerlas condiciones que las producen. La fatiga puede ocurrir a tensiones dentro del rango elástico; a veces ocurre bajo cargas intermitentes que a primera vista no parecen haberse repetido un número suficiente de veces como para causar fatiga. Debemos recordar que la fatiga de materiales es primariamente un efecto de la repetición de solicitaciones y no un efecto del tiempo (como el creep).

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Materiales II

Fatiga

Manifestación y Proceso de Falla: Un material sometido a tensiones repetidas o fluctuantes fallará a una tensión mucho más baja que la necesaria para producir la fractura bajo carga constante. Es decir: la aplicación repetida de una tensión ocasiona el deterioro progresivo de un material, siendo que la misma tensión aplicada estáticamente no tiene ningún efecto...