marco teorico

Marco Teórico:
Fatiga de los materiales:
Se llama fatiga de los materiales a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas. Este fenómeno es conocido desde la antigüedad, y tal comportamiento no fue de interés real hasta la Revolución Industrial, cuando, a mediados del siglo XIX comenzaron a producirlas fuerzas necesarias para provocar la rotura con cargas dinámicas son muy inferiores a las necesarias en el caso estático; y a desarrollar métodos de cálculo para el diseño de piezas confiables. Este no es el caso de materiales de aparición reciente, para los que es necesaria la fabricación y el ensayo de prototipos.
Curva S-N:
Estas curvas se obtienen a través de una serie de ensayosdonde una probeta del material se somete a tensiones cíclicas con una amplitud máxima relativamente grande (aproximadamente 2/3 de la resistencia estática a tracción). Se cuentan los ciclos hasta rotura. Este procedimiento se repite en otras probetas a amplitudes máximas decrecientes. Los resultados se representan en un diagrama de tensión, S, frente al logaritmo del número N de ciclos hasta la roturapara cada una de las probetas. Los valores de S se toman normalmente como amplitudes de la tensión.
Se pueden obtener dos tipos de curvas S-N; A mayor tensión, menor número de ciclos hasta rotura. En algunas aleaciones férreas y en aleaciones de titanio, la curva S-N se hace horizontal para valores grandes de N, es decir, existe una tensión límite, denominada límite de fatiga, por debajodel cual la rotura por fatiga no ocurrirá. Existen muchas aleaciones férreas que no tienen límite de fatiga, ya que la curva S-N continua decreciendo al aumentar N.
Los materiales metálicos presentan un límite de fatiga. Ocurre que para materiales como la mayoría de los férricos, dicho límite suele situarse en el entorno del millón de ciclos (para ensayos de probeta rotatoria), para tensionesinternas que rondan 0,7-0,45 veces el límite elástico del material; mientras que para aquellos que se dicen sin límite de fatiga, como el aluminio, se da incluso para tensiones muy bajas (en el aluminio, de 0,1-0,2 veces dicho límite), y aparece a ciclos muy elevados (en el aluminio puede alcanzar los mil millones de ciclos; en el titanio pueden ser, según aleaciones, cien millones de ciclos oincluso, excepcionalmente el billón de ciclos). Como en general no se diseñan máquinas ni elementos de manera que las máximas tensiones sean de 0,1-0,2 veces el límite elástico del material, pues en ese caso se estarían desaprovechando buena parte de las capacidades mecánicas del material, y como tampoco se suele diseñar asumiendo valores de vida por encima del millón de ciclos, en la práctica estetipo de materiales no van a poder presentar su límite de fatiga, aunque sí lo tienen. Esta confusión surge a raíz de las curvas S-N de Wöhler, que fueron concebidas en el siglo XIX para los aceros.
Al hacerse más la cantidad de materiales metálicos usados en la ingeniería, los mismos conceptos y las mismas curvas se aplicaron a otros metales cuyo comportamiento a fatiga es completamentediferente; Y como el acero ha sido y es la piedra angular de la ingeniería, interesaba comparar las propiedades de los demás metales con respecto a este. Al ensayar materiales, los ensayos que superaran un millón de ciclos quedarían suspendidos pues no interesaba caracterizar materiales por encima de ese límite temporal.
El número de ciclos para producir una rotura a un nivel especificado detensiones se denomina vida a fatiga. Existe una gran diferencia entre la teoría y la realidad. Esto produce incertidumbres significativas en el diseño cuando la vida a fatiga o el límite de fatiga son considerados. La dispersión en los resultados es una consecuencia de la sensibilidad de la fatiga a varios parámetros del ensayo y del material que son imposibles de controlar de forma precisa. Estos...