Fatiga en Materiales: Análisis de Fallas y Métodos de Estudio, Diapositivas de Diseño

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Fatiga

Ph. D. Eugenio Yime Rodríguez

Fatiga en Materiales Trate de romper un “clip” estirándolo. Ahora rómpalo doblándolo de manera repetitiva. ¿ Que sucede?

Observaciones de la Falla por Fatiga Se asemeja a una fractura frágil, pero se diferencia de esta porque tiene 3 fases de desarrollo: Fase I. Inicio de la falla debido a micro-grietas en el metal, no se observan fácilmente al ojo sino con microscopios.

Observaciones de la Falla por Fatiga Etapa II. Se pasa de micro- grietas a macro-grietas, en forma de superficies paralelas en forma de mesetas separadas por crestas longitudinales. Las superficies reciben el nombre de “marcas de playa” o “marcas de concha”.

Ensayo de Fatiga o Máquina de Moore La idea de la máquina es medir cuando demora el material en fallar por fatiga. El material se somete a un esfuerzo cíclico debido a un peso externo sobre una probeta que gira a velocidad constante. En cada giro, la carga sobre la probeta cambia de sentido, volviéndose una carga cíclica.

Diagrama S-N Según la carga aplicada y el número de ciclos que demora el material en fallar se obtiene un diagrama conocido como diagrama SN. En el diagrama existen dos valores. Resistencia a la fatiga, Se, que depende de la carga aplicada. Límite de resistencia a la fatiga, Se’, el cual no depende de la carga y se aprecia el metales ferrosos para ciclos mayores a 10^6.

Límite de Resistencia a la Fatiga Para aceros se puede correlacionar el límite de resistencia a la fatiga con el esfuerzo último.

Resistencia a la Fatiga Depende de las cargas cíclicas realizadas o que dura un material.

Problemas

Factores que Modifican el Límite de Resistencia a la Fatiga Joseph Marin identificó varios factores que modifican el límite de resistencia a la fatiga observado en el ensayo de Moore.

Factor de Tamaño (b) Solo existe en cargas de Flexión y Torsión. No existe en carga axial, Calcular diámetro equivalente para secciones no circulares, o circulares que no giran.

Para secciones no circulares, o que no estén rotando como lo hace el ensayo de Moore, se debe utilizar un criterio de equivalencia del 95% del área circular. Para el 95% de un área circular, se tiene que esta área equivalente es. Para un área circular que no rota, el criterio del 95% es,

Factor de Carga, Kc Según el tipo de carga aplicada, se toman los siguientes factores.

Factor de Temperatura, Kd La temperatura del ensayo de Moore es diferente a la temperatura del material. La correlación de temperaturas es sobre los valores de resistencia entre dos valores de temperatura.