Taller Fatiga Y Fractura

TENACIDAD A LA FRACTURA, FATIGA
1. Some structural component is fabricated from alloy that has a plane stress fracture toughness of 43Mpa*m12. It has been determined that this component fails at stress of 230Mpa when the maximum length of a surface crack is 1.8 mm. What is the maximum allowable surface crack length (in mm) without fracture for this same component made from another alloy thathas a plane strain fracture toughness of 42Mpa*m12?

K= Υσπa

Kσπa= Υ

43 Mpa*m12230 Mpa*π*0.0018 m= Υ

2.486= Υ

(42 Mpa*m12 Υ*230 Mpa)2π=a

a=1.71 x 10-3

2.
MATERIAL | DENSIDAD (g/cm3) | KIC (Ksi in0.5) |
Al 7178 T651 | 2,81 | 21 |
Ti6 Al4 V | 4,48 | 68,3 |
Acero 4340 | 7,85 | 49.5 |

Por lo tanto, de estos materiales el que mayor seguridad nos ofrece y mejorbalance entre seguridad y peso, es el T16Al4V, pues su Kic es el mayor y su densidad no es ni la más grande, ni la más baja.

3. Determine la longitud crítica de grieta interna para una fractura en una placa gruesa de aluminio 7075-T51 bajo tensión uniaxial. Para esta aleación el KIC=22Ksi*in12 y σ=88 Ksi Asuma Υ= π12

The stress Intensity:
K= Υσπa

Fast fracture occurs when:
K=Kc=EGca=crack Length
Υ=dimensionless constant
Kc=critical stress intensity or fracture toughness
Gc =critical strain energy release rate r toughness

(KICΥσ)2π=2a

(22Ksi*in12 π12*88 Ksi)22π= a

3.16 x 10-3= a
4. Describa una falla por fatiga en un metal
El proceso de falla por fatiga es caracterizado por tres aspectos diferentes:
1. Iniciación del punto de fractura: un pequeño punto deconcentración de esfuerzos se forma en algún punto de la probeta.
2. Propagación de la falla: Durante esta etapa el punto de falla empieza a crecer con cada ciclo.
3. Fractura final: ocurre rápidamente una vez que la grieta haya alcanzado un tamaño crítico.
Este tipo de fallas usualmente se nuclean en la superficie de un componente en algún punto de alta concentración de esfuerzos. Además,los procesos cíclicos pueden producir pequeñas dislocaciones que con el tiempo pueden convertirse en puntos de alta concentración de esfuerzos y ser puntos de nucleación.

5. ¿Cuales áreas de una fractografía se reconocen en una falla por fatiga? Descríbalas.
Se reconoce:
* Núcleo: donde se inicia la fisura, se reconoce porque está rodeado de estrías a manera de olas.
* Estrías defatiga: olas o estrías sucesivas que indican la propagación de la grieta y el sentido de los esfuerzos aplicados.

6. ¿Dónde se originan normalmente las fallas por fatiga de un metal?
Los sitios de nucleación de las fallas pueden iniciarse principalmente en la superficie, en lugares donde se hayan rasguños, cortes agudos, imperfecciones, chaveteros, dientes, y lugares parecidos. Además, lacarga de ciclos puede producir superficies microscópicas discontinuas resultando en planos de dislocaciones que pueden también actuar como elevadores de esfuerzos, y además pueden actuar como sitios de iniciación de falla.

7. ¿Qué es una curva S-N y como se obtienen los datos para tal?
Es una representación grafica de los datos obtenidos en una prueba de fatiga para un material determinado.Dicha representación consta de dos ejes, el vertical corresponde a la amplitud del esfuerzo y el horizontal indica el número de ciclos en una escala logarítmica.
Los datos se obtienen determinando el número de ciclos antes de la fractura para una amplitud de esfuerzo determinada.

8. Una placa plana está sujeta a acción cíclica de esfuerzos de tensión y compresión de 120 y 35 MParespectivamente. Si antes de la prueba la longitud de grieta superficial es 1mm y la tenacidad a la fractura bajo deformación plana es de 35MPa*m0.5, estime la vida en fatiga en ciclos para falla. Asuma m=3.5 y A=5*10-12 en MPa y unidades métricas

af=Kicσr21π
Nf=af-m2+1-a0-m2+1Aσmπm/2Ym[-(m2)+1]

af=0,0271 m
N=3,1 ×105 ciclos

9. Busque en referencias el caso de fugas antes que estallido diseñado...