Fatiga

Estructura

TRABAJO PRÁCTICO - FATIGA

Índice
* Introducción
* La vida segura de la estructura
* Cargas cíclicas
* Curva de Wöhler
* Datos de interés
* Conclusión
* Bibliografía

Introducción
Los materiales han evolucionado desde el momento mismo de la invención de las aeronaves, y de ellos depende directamente el rendimiento y seguridad de la misma. Sinembargo maximizar dicho rendimiento no es tarea fácil por lo que los ingenieros y diseñadores de aeronaves basados en estudios y ensayos llegan a cada vez formas más complejas que hacen vital el análisis de resistencia de los materiales que conforman los sistemas y subsistemas de las aeronaves.
El estudio de la resistencia de los materiales es uno de los elementos primordiales para el análisis ydiseño de las estructuras aeronáuticas, donde los márgenes de seguridad se encuentran dentro de rangos limitados buscando maximizar la eficiencia sin incurrir en condiciones desfavorables. Es por ello que los ingenieros deben tener en cuenta una gran cantidad de factores que permitan al momento de diseñar y construir una aeronave que esta cumpla de manera efectiva con todos los requerimientosestablecidos desde el punto de vista estructural, rendimiento, peso, costos, etc.
Una de las fallas más comunes en los elementos estructurales se debe a esfuerzos inducidos por fatiga, la cual desafortunadamente es un fenómeno prácticamente inevitable al que se someten los componentes.

Definición de Fatiga

La fatiga del material se define como el deterioro progresivo en un material o componenteestructural durante su vida, tal que la falla estructural pueda ocurrir a niveles de carga mucho menores que las cargas últimas. Como se ha visto anteriormente, la fatiga es un fenómeno dinámico que se inicia en pequeñas (micro) fisuras en el material o el componente y causa que las mismas evolucionen en grandes (macro) fisuras, las cuales, de no ser detectadas pueden resultar en una fallacatastrófica.
Las grietas por fatiga se inician frecuentemente en secciones del miembro estructural donde la geometría varía abruptamente como ser por ejemplo, agujeros, puntas o cambios repentinos en la sección, esto causa concentraciones de esfuerzos.
Los diseñadores buscan eliminar este tipo de áreas asegurándose que los cambios rápidos en la estructura sea lo más suave posible.

La vida segura dela estructura
De acuerdo con aspectos estadísticos de fatiga, la vida segura se define como el intervalo de vida inicial durante el cual la probabilidad de iniciación de grietas es un valor bajo aceptable, los fallos por fatiga en esta instancia incluyen solo iniciación de grietas más no fallos completos de la aeronave. Una grieta comienza a formarse por esfuerzos a los que están sometidos loscomponentes, la grieta en longitud es pequeña pero si los esfuerzos continúan aplicándose, ésta va creciendo progresivamente hasta ser detectada por inspecciones periódicas como por ejemplo ensayos no destructivos (NDT) o en un caso desfavorable por el fallo del componente, sin embargo el crecimiento de la grieta se encuentra afectado por los siguientes factores: Propiedades físicas y mecánicas delmaterial que conforme estructura, frecuencia con la que se aplique la carga, ambiente de trabajo, geometría de la grieta y arreglo estructural del componente.
Para la estimación de la vida estructural en aviación se usa el método “Palmgren-Miner” mediante el cual se define que la fracción de vida de fatiga usada durante el tiempo de servicio de la aeronave es la rata del número de ciclos decargas aplicados a un nivel dado dividido por el número permisible de ciclos de carga antes de una falla en el mismo nivel de esfuerzos. Si varios niveles de esfuerzos variables son aplicados a detalle, entonces la suma de las ratas de ciclos respectivos es la fracción de vida de fatiga usada. Cuando la suma de la rata de ciclo es igual a uno, toda la vida de servicio potencial ha sido usada. La...