fatigas
Páginas: 5 (1055 palabras)
Publicado: 27 de octubre de 2013
Definición de fatiga
La fatiga se puede definir como el "fallo debido a cargas repetitivas, que incluye la iniciación y propagación de una grieta o conjunto de grietas hasta el fallo final por fractura" (Fuchs, 1980).
En la vida real se observa que repetidos ciclos de carga y descarga debilitan las piezas a lo largo del tiempo incluso cuando las cargas inducidas están considerablemente pordebajo de la tensión de rotura estática e incluso del límite elástico del material. Este fenómeno se le conoce como Fatiga. Cada ciclo de fluctuación de la tensión deteriora o daña la pieza un poco. Tras un nº de ciclos determinado, la pieza está tan debilitada que rompe por Fatiga. Para complicar el tema también se observa en piezas metálicas que por debajo de un cierto valor de la tensión no seproduce la rotura por elevado que sea el nº de ciclos de trabajo de la pieza. Todo esto hace que la Fatiga sea realmente compleja y por desgracia para el ingeniero de diseño una de las primeras causas de fallo en muchas piezas construidas con materiales férricos. Ejemplos de fallo por fatiga los tenemos en máquinas rotativas, tornillos, alas de aviones, productos de consumo, ruedas de ferrocarril,plataformas marítimas, barcos, vehículos y puentes.
Naturaleza de la fatiga
Este fenómeno se manifiesta por lo general en las superficies de las materias, llegando a afectar la sub-superficie. El resultado del desgaste es la perdida y la subsiguiente disminución de las dimensiones y por lo tanto la perdida de tolerancias. Los mecanismos de daños en los materiales se deben principalmente adeformación plástica, formación y propagación de grietas, corrosión y/o desgastes.
Cómo Afecta la Fatiga a las Soldaduras
En las estructuras metálicas soldadas, es casi seguro que las roturas de fatiga comenzarán a propagarse a partir de las soldaduras y no desde otras uniones, debido a que:
• La mayor parte de los procesos de soldadura dejan minúsculas discontinuidades metalúrgicas a partirde las que pueden propagarse las fisuras. Como resultado de ello, el período inicial, que normalmente es necesario para que aparezca una fisura en un material forjado, es o muy corto o inexistente. De esta manera, las fisuras pasan la mayor parte de su vida propagándose, es decir, haciéndose más largas.
• La mayor parte de las soldaduras estructurales presentan un perfil sin pulir. Normalmente,los cambios acusados de dirección se localizan en los bordes de las soldaduras a tope y en los bordes y primeros cordones de las soldaduras en ángulo (véase la figura 1). Estos puntos ocasionan concentraciones de tensión locales del tipo que se muestra en la figura 2. Por lo tanto, las pequeñas discontinuidades cercanas a estos puntos reaccionarán igual que si se encontraran en un elementosometido a mayor tensión y se propagarán con más rapidez.
Proceso de crecimiento de las fisuras en la soldadura
El estudio de la mecánica de fractura muestra que la velocidad de crecimiento de una fisura es proporcional a la raíz cuadrada de su longitud, con la misma fluctuación y el mismo grado de concentración de tensión. Por esta razón, las fisuras de fatiga pasan la mayor parte de su vida enforma de fisuras muy pequeñas que resultan difíciles de detectar. Tan sólo en las últimas etapas de su vida comienza la fisura a causar una pérdida significativa del área de la sección transversal, Este comportamiento plantea problemas para la inspección de estructuras en servicio.
La resistencia a fatiga
La resistencia a la fatiga de un componente se define como el rango de tensión (ΔσR)que, fluctuando a una amplitud constante, origina el agotamiento de dicho componente tras un número especificado de ciclos (N). El rango de tensión es la diferencia entre los puntos máximo y mínimo del ciclo. El número de ciclos hasta la rotura es lo que denominamos resistencia o vida a la fatiga.
La expresión que relaciona N y ΔσR (ecuación dada en donde a y m serán conocidos para cada tipo...
Definición de fatiga
La fatiga se puede definir como el "fallo debido a cargas repetitivas, que incluye la iniciación y propagación de una grieta o conjunto de grietas hasta el fallo final por fractura" (Fuchs, 1980).
En la vida real se observa que repetidos ciclos de carga y descarga debilitan las piezas a lo largo del tiempo incluso cuando las cargas inducidas están considerablemente pordebajo de la tensión de rotura estática e incluso del límite elástico del material. Este fenómeno se le conoce como Fatiga. Cada ciclo de fluctuación de la tensión deteriora o daña la pieza un poco. Tras un nº de ciclos determinado, la pieza está tan debilitada que rompe por Fatiga. Para complicar el tema también se observa en piezas metálicas que por debajo de un cierto valor de la tensión no seproduce la rotura por elevado que sea el nº de ciclos de trabajo de la pieza. Todo esto hace que la Fatiga sea realmente compleja y por desgracia para el ingeniero de diseño una de las primeras causas de fallo en muchas piezas construidas con materiales férricos. Ejemplos de fallo por fatiga los tenemos en máquinas rotativas, tornillos, alas de aviones, productos de consumo, ruedas de ferrocarril,plataformas marítimas, barcos, vehículos y puentes.
Naturaleza de la fatiga
Este fenómeno se manifiesta por lo general en las superficies de las materias, llegando a afectar la sub-superficie. El resultado del desgaste es la perdida y la subsiguiente disminución de las dimensiones y por lo tanto la perdida de tolerancias. Los mecanismos de daños en los materiales se deben principalmente adeformación plástica, formación y propagación de grietas, corrosión y/o desgastes.
Cómo Afecta la Fatiga a las Soldaduras
En las estructuras metálicas soldadas, es casi seguro que las roturas de fatiga comenzarán a propagarse a partir de las soldaduras y no desde otras uniones, debido a que:
• La mayor parte de los procesos de soldadura dejan minúsculas discontinuidades metalúrgicas a partirde las que pueden propagarse las fisuras. Como resultado de ello, el período inicial, que normalmente es necesario para que aparezca una fisura en un material forjado, es o muy corto o inexistente. De esta manera, las fisuras pasan la mayor parte de su vida propagándose, es decir, haciéndose más largas.
• La mayor parte de las soldaduras estructurales presentan un perfil sin pulir. Normalmente,los cambios acusados de dirección se localizan en los bordes de las soldaduras a tope y en los bordes y primeros cordones de las soldaduras en ángulo (véase la figura 1). Estos puntos ocasionan concentraciones de tensión locales del tipo que se muestra en la figura 2. Por lo tanto, las pequeñas discontinuidades cercanas a estos puntos reaccionarán igual que si se encontraran en un elementosometido a mayor tensión y se propagarán con más rapidez.
Proceso de crecimiento de las fisuras en la soldadura
El estudio de la mecánica de fractura muestra que la velocidad de crecimiento de una fisura es proporcional a la raíz cuadrada de su longitud, con la misma fluctuación y el mismo grado de concentración de tensión. Por esta razón, las fisuras de fatiga pasan la mayor parte de su vida enforma de fisuras muy pequeñas que resultan difíciles de detectar. Tan sólo en las últimas etapas de su vida comienza la fisura a causar una pérdida significativa del área de la sección transversal, Este comportamiento plantea problemas para la inspección de estructuras en servicio.
La resistencia a fatiga
La resistencia a la fatiga de un componente se define como el rango de tensión (ΔσR)que, fluctuando a una amplitud constante, origina el agotamiento de dicho componente tras un número especificado de ciclos (N). El rango de tensión es la diferencia entre los puntos máximo y mínimo del ciclo. El número de ciclos hasta la rotura es lo que denominamos resistencia o vida a la fatiga.
La expresión que relaciona N y ΔσR (ecuación dada en donde a y m serán conocidos para cada tipo...
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