Practica De Fatiga
Páginas: 7 (1717 palabras)
Publicado: 9 de octubre de 2012
CONSIDERACIONES TEÓRICAS
Fatiga.
La vida a 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.
El análisis de fatiga estructural es una herramienta para evaluar la validez de un diseño, o su durabilidad, bajo condiciones de carga simples o complejas conocidascomo cargas de servicio. En muchas ocasiones se puede ver que un componente 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.Etapas de las fallas por fatiga
Las fallas por fatiga generalmente ocurren en tres fases:
Fase 1:
Se inicia una o más grietas (muesca o fisura) en la superficie del material. Estas pueden aparecer en cualquier punto del material pero en general ocurren alrededor de alguna fuente de concentración de tensión y en la superficie exterior donde las fluctuaciones de tensión son más elevadas.Las grietas pueden aparecer por muchas razones: imperfecciones en la estructura microscópica del material, muescas y entallas causados por las herramientas de fabricación o medios de manipulación. En materiales frágiles el inicio de grieta puede producirse por defectos del material (poros e inclusiones) y discontinuidades geométricas.
Fase 2:
La fisura se propaga por efecto de las cargas.Además, las grietas generalmente son finas y de difícil detección, aun cuando se encuentren próximas a producir la rotura de la pieza.
Fase 3:
Cuando la sección transversal restante del material resulta demasiado pequeña, es decir cuando se produce el adelgazamiento de la sección transversal del material por separación de las partículas en el plano de la fisura, la sección neta de la pieza esincapaz de continuar resistiendo la carga desde un punto de vista estático produciéndose la rotura por fatiga.
Métodos para medir la resistencia a la fatiga
La técnica de la probeta de rotación en flexión con la máquina de Moore es la prueba mejor conocida; con esta, se vigila y supervisa el crecimiento de la grieta por fatiga. En su funcionamiento, un motor eléctrico hace girar unespécimen cilíndrico, normalmente a 1800 RPM o superior, mientras un contador simple graba el número de ciclos; las cargas son aplicadas en el centro del espécimen, con un sistema de rotación. Maneja además un interruptor, que detiene la prueba en el momento que se causa la fractura y los pesos descienden. Los pesos producen un momento que causa la flexión del espécimen en su centro. En la superficiesuperior del espécimen se encuentran las fibras en tensión, y en la superficie inferior están en compresión; ambas superficies son alternadas de forma cíclica, debido a la rotación a la que es sometido el material.
Figura 1. Mecanismo para prueba de fatiga.
Esfuerzo límite
El ensayo de fatiga define el esfuerzo inducido máximo que resistirá el material (esto es, la probeta) con unnúmero infinito de cargas, o la carga máxima permisible que se puede aplicar para prevenir la falla del componente a un número determinado de ciclos de carga. Como se muestra en la gráfica siguiente, para evitar que falle una pieza de acero grado herramienta por fatiga correspondiente a 10.000 ciclos de carga, se debe garantizar que el esfuerzo aplicado esté por debajo de 90.000 psi.
Figura2. Gráfica de esfuerzo-número de ciclos para los metales.
En cambio, para que la pieza de dicho material resista un número infinito de ciclos de carga, el esfuerzo aplicado deberá ser menor a 60.000psi. Esto se llama “límite de fatiga”.
Resistencia a la fatiga
Es el esfuerzo máximo con el cual no ocurrirá falla en un número particular de ciclos; la resistencia a la fatiga es necesaria...
Fatiga.
La vida a 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.
El análisis de fatiga estructural es una herramienta para evaluar la validez de un diseño, o su durabilidad, bajo condiciones de carga simples o complejas conocidascomo cargas de servicio. En muchas ocasiones se puede ver que un componente 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.Etapas de las fallas por fatiga
Las fallas por fatiga generalmente ocurren en tres fases:
Fase 1:
Se inicia una o más grietas (muesca o fisura) en la superficie del material. Estas pueden aparecer en cualquier punto del material pero en general ocurren alrededor de alguna fuente de concentración de tensión y en la superficie exterior donde las fluctuaciones de tensión son más elevadas.Las grietas pueden aparecer por muchas razones: imperfecciones en la estructura microscópica del material, muescas y entallas causados por las herramientas de fabricación o medios de manipulación. En materiales frágiles el inicio de grieta puede producirse por defectos del material (poros e inclusiones) y discontinuidades geométricas.
Fase 2:
La fisura se propaga por efecto de las cargas.Además, las grietas generalmente son finas y de difícil detección, aun cuando se encuentren próximas a producir la rotura de la pieza.
Fase 3:
Cuando la sección transversal restante del material resulta demasiado pequeña, es decir cuando se produce el adelgazamiento de la sección transversal del material por separación de las partículas en el plano de la fisura, la sección neta de la pieza esincapaz de continuar resistiendo la carga desde un punto de vista estático produciéndose la rotura por fatiga.
Métodos para medir la resistencia a la fatiga
La técnica de la probeta de rotación en flexión con la máquina de Moore es la prueba mejor conocida; con esta, se vigila y supervisa el crecimiento de la grieta por fatiga. En su funcionamiento, un motor eléctrico hace girar unespécimen cilíndrico, normalmente a 1800 RPM o superior, mientras un contador simple graba el número de ciclos; las cargas son aplicadas en el centro del espécimen, con un sistema de rotación. Maneja además un interruptor, que detiene la prueba en el momento que se causa la fractura y los pesos descienden. Los pesos producen un momento que causa la flexión del espécimen en su centro. En la superficiesuperior del espécimen se encuentran las fibras en tensión, y en la superficie inferior están en compresión; ambas superficies son alternadas de forma cíclica, debido a la rotación a la que es sometido el material.
Figura 1. Mecanismo para prueba de fatiga.
Esfuerzo límite
El ensayo de fatiga define el esfuerzo inducido máximo que resistirá el material (esto es, la probeta) con unnúmero infinito de cargas, o la carga máxima permisible que se puede aplicar para prevenir la falla del componente a un número determinado de ciclos de carga. Como se muestra en la gráfica siguiente, para evitar que falle una pieza de acero grado herramienta por fatiga correspondiente a 10.000 ciclos de carga, se debe garantizar que el esfuerzo aplicado esté por debajo de 90.000 psi.
Figura2. Gráfica de esfuerzo-número de ciclos para los metales.
En cambio, para que la pieza de dicho material resista un número infinito de ciclos de carga, el esfuerzo aplicado deberá ser menor a 60.000psi. Esto se llama “límite de fatiga”.
Resistencia a la fatiga
Es el esfuerzo máximo con el cual no ocurrirá falla en un número particular de ciclos; la resistencia a la fatiga es necesaria...
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