La gran Resistencia de materiales

Fallas por fatiga resultantes de carga variable

NOMBRE:                - Felipe Neira

                        - Eliecer Riquelme

                        - Miguel Castañeda

CARRERA:                 Ingeniería Mecánica en Mantenimiento Industrial                

ASIGNATURA:                Resistencia de materiales

PROFESOR:                Jean Paul Salas Meneses

FECHA:                Lunes 18 de Diciembre de 2017

1. Tabla de contenido

1        INTRODUCCION        2

2        ETAPAS        4

3        CAUSAS        4

4        Enfoque de la falla por fatiga en el análisis y el diseño        6

5        Metodo de fatiga-vida        6

5.1        Metodo de esfuerzo-vida        6

5.2        Metodo de deformacion-vida        6

5.3        Metodo de la fractura lineal elastica        6

6        LIMITE DE RESISTENCIA A LA FATIGA        7

7        RESISTENCIA A LA FATIGA        7

8        FACTORES QUE MODIFICAN EL LIMITE DE RESISTENCIA A LA FATIGA        8

9        CONCENTRACION DEL ESFUERZO Y SENSIBILIDAD A LA MUESCA        8

10        CARACTERIZACION DE LOS ESFUERZO CORTANTES        9

11        CRITERIOS DE FALLA POR FATIGA ANTE ESFUERZOS VARIABLES        10

12        RESISTENCIA A LA FATIGA POR TORSION BAJO ESFUERZOS FLUCTUANTES        11

13        COMBINACIONES DE MODOS DE CARGAS        11

14        ESFUERZOS VARIABLES Y FLUCTUANTES; DAÑO POR FATIGA ACUMULADA        11

15        RESISTENCIA A LA FATIGA SUPERFICIAL        12

16        ANALISIS ESTOCASTICO        13

1. INTRODUCCION

El siguiente informe presenta un resumen del libro “Diseño en ingenieria mecanica de shigley”, 8ª Ed. Cap. 6 “Fallas por fatiga resultantes de carga variable”, (Budynas & Nisbett, 2008, pág. 257) redactado bajo las normas y formato de la American Psychological Association (APA).

En tal sentido el siguiente documento establece que los ensayos para determinar las propiedades de los materiales son aplicados de forma gradual, menoscabando en su totalidad las probetas. Ademas se brindan “condiciones estaticas” simulando ambientes reales de trabajo.

Sin embargo, los analisis y estudios revelan que los patrones de falla en elementos de maquinas son a raiz de esfuerzos variables, repetidos, alternantes o fluctuantes. Este tipo de  averia es comunmente llamada “falla por fatiga”. Este tipo de falla es imprevista y absoluta, por ende, es peligrosa, tiene una apariencia semejante a una fractura fragil.

1. ETAPAS

El autor menciona que “las características de fractura de una falla por fatiga son muy diferentes a la fractura frágil estática y surgen a partir de tres etapas de desarrollo” (Budynas & Nisbett, 2008, pág. 258):

• Etapa I: Inicio de una o mas microgrietas debido a la deformacion plastica.
• Etapa II: Las microgrietas pasan a convertirse en macrogrietas y se logra observar el fenomeno denominado “marcas de playa, o marcas de concha”.
• Etapa III: Fractura subita y rapida, debido a que el restante de material no es capaz de soportar las cargas.

1. CAUSAS

Generalmente las discontinuidades de material son la causa de formación y propagación de grietas, sumado a lo anterior, pueden surgir a raíz de:

• Diseños con cambios en su seccion transversal
• Elementos que giran y/o deslizan entre si a elevadas presiones
• Errores de fabricacion.
• Composicion del material, luego de su tratamiento termico.
• Temperaturas elevadas y/o ciclos de temperatura
• Entornos de ambientes corrosivos y ciclos de alta frecuencia.

Ejemplos de fallas por fatiga de por diferentes condiciones incluidas en ASM Metals Handbook volumen 21:

Si se compara la figura 6-3 con la figura 6-2, se observa que la falla ocurrió por esfuerzos flexionantes de rotación, donde la dirección de la rotación es en el sentido de las manecillas del reloj con respecto a la vista y con una concentración del esfuerzo suave y esfuerzo nominal bajo (Budynas & Nisbett, 2008, pág. 261)[pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

1. Enfoque de la falla por fatiga en el análisis y el diseño

El diseño contra la falla por fatiga esta relacionado directamente con los resultados de ensayos realizados, sin embargo el análisis se debe realizar de forma metódica a través de etapas.

1. Metodo de fatiga-vida

Se utilizan tres tipos de métodos para el diseño, análisis y predicción del numero de ciclos hasta la falla:

1. Metodo de esfuerzo-vida

Para determinar la resistencia de materiales, las probetas se someten a fuerzas repetidas o de magnitudes variables, mientras se registra un conteo de los ciclos o inversiones de esfuerzos hasta su destrucción.

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