Fatiga

1. INTRODUCCION
En ingeniería y, en especial, en ciencia de materiales, la fatiga de materiales se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas (fuerzas repetidas aplicadas sobre el material) se produce ante cargas inferiores a las cargas estáticas que producirán una rotura. Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionándolo repetidamente serompe con facilidad, pero la fuerza que hay que hacer para romperlo en una sola flexión es muy grande.
La fatiga es una forma de rotura que ocurre en las estructuras sometidas a tensiones dinámicas y fluctuantes (puentes, automóviles, aviones, etc.). Su principal peligro es que puede ocurrir a una tensión menor que la resistencia a tracción o el límite elástico para una carga estática, y aparecersin previo aviso, causando roturas catastróficas. Es un fenómeno muy importante, ya que es la primera causa de rotura de los materiales metálicos (aproximadamente el 90% de), aunque también está presente en polímeros y cerámicas.
En el estudio de los materiales en servicio como componentes de órganos de máquinas o estructuras, debe tenerse en cuenta que las solicitaciones predominantes a quegeneralmente están sometidos no resultan estáticas, muy por lo contrario en la mayoría de los casos se encuentran afectados a cambios de tensiones, ya sean de tracción, compresión, flexión o torsión, que se repiten sistemáticamente y que producen la rotura del material para valores de la misma considerablemente menores que las calculadas en ensayos estáticos. Este tipo de rotura que necesariamente seproduce en el tiempo, se denomina fatiga aunque es común identificarla como roturas por tensiones repetidas, tensiones que pueden actuar individualmente o combinadas.
2. MARCO TEORICO
Generalidades de la fatiga.
Una carga dada puede ser de naturaleza estática o repetirse varias veces (carga dinámica) siempre que los esfuerzos permanezcan en el rango elástico, tal conclusión es correcta paraciclos que se repitan una pocas decenas o centenares de veces. Sin embargo, no es cierto cuando los ciclos se repiten miles o millones de veces. En tales casos, la ruptura ocurrirá a esfuerzos mucho más bajos que la resistencia estática de ruptura. Este fenómeno se conoce como fatiga. Una falla por fatiga es de naturaleza frágil aun para materiales normalmente dúctiles. La fatiga se puede definircomo el deterioro de un material bajo ciclos repetidos de esfuerzo y deformación, que conducen a un agrietamiento progresivo que acaba por producir la fractura. Se debe considerar la fatiga en el diseño de todos los componentes estructurales y de máquinas que están sometidas a cargas repetidas o fluctuantes. El número de ciclos de carga que puede esperarse durante la vida útil de una componentepuede variar mucho, según la utilización del material.
Para poder realizar una aproximación a la realidad de cómo se comporta el material, se realizan ensayos de fatiga por máquinas que someten a los materiales a una serie de esfuerzos de tracción y compresión (pueden ser miles de ciclos), hasta que se debilitan y se produce la rotura en el material.
En muchas ocasiones se puede ver que uncomponente industrial está sujeto a la aplicación de un esfuerzo inferior al esfuerzo de cedencia del material, en forma cíclica o repetida; un número grande de componentes está sujeto a este tipo de carga, por ejemplo: herramientas, resortes, engranajes, artefactos automotores y componentes de las turbinas de aviones, entre otros. Se sabe que el 90% de las fallas de los componentes industriales, es debidoa causas mecánicas, de aquí la importancia de éste ensayo. La mayoría de las fallas por fatiga, comienzan en la superficie y progresan inicialmente de una manera lenta; después de que la minúscula muesca o fisura ha crecido considerablemente por la tensión, rotación o flexión, la fractura ocurre de repente. Como se mencionaba anteriormente, el esfuerzo cíclico puede ocurrir como resultado de...