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Ejercicios de ensayos de fatiga


Enviado por   •  10 de Abril de 2018  •  Informes  •  1.656 Palabras (7 Páginas)  •  294 Visitas

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Exercises on Fatigue and Fracture Toughness Testing

Carlos Andrés Miranda, camirandas@unal.edu.co, Estudiante de Maestría en Ingeniería Mecánica, Universidad Nacional de Colombia. 25/11/2016.

Abstract—Exercises on Fatigue and Fracture Toughness Tests are solved by mean of computing the given test results. Four fatigue test results are analysed and solved graphically in order to get the Paris Law constants C and m.  and  (when the K parameter is not valid) are calculated for four toughness test results following the Standard ASTM E1820 – 09 basic procedure.[pic 1][pic 2]

  1. ejercicios de ensayos de fatiga

  1. Enunciado

Calcular los valores de C y m para la Ecuación de Paris, de las probetas P2, P4, P5 y DP. Dados el tamaño de grieta y el tiempo a la que se midió (ver apéndice 1). La velocidad de ciclado fue de 1750 Ciclos por Minuto. Las probetas P2, P4 y P5 corresponden a aceros AISI 5160 templados y revenidos con durezas de 46 RC, la probeta DP corresponde a un acero estructural Dual Phase con dureza de 20 RC.

  1. Procedimiento

A partir de la Ecuación de Paris:

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en donde  está dado por,[pic 4]

[pic 5]

se procede a tabular los datos de Delta a restando paso a paso los valores tomados de a durante el ensayo a intervalos Delta t, de donde se obtienen los valores de Delta N después de calcular los ciclos para cada una de los valores de a medidos por medio de los tiempos de cada medición y la velocidad angular de ciclado de 1750 [RPM]. Dividiendo cada  en su correspondiente valor  se obtiene la velocidad de crecimiento de grieta . Calculando el valor de  para cada uno de los valores de velocidad de crecimiento de grieta se procede a graficar . Se obtiene una dispersión de puntos. Mediante regresión lineal de dicha dispersión se grafica una recta, cuya ecuación es de la forma  en donde término a término representa:[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11]

[pic 12]

de donde se obtienen los valores de las constantes buscadas.

  1. Resultados de Probeta P2

Basado en las dimensiones y cargas aplicadas a la probeta P2 (Fig. 1), se sigue el procedimiento dado en la sección 1.2. de donde se obtiene la gráfica de  (Fig. 2) y la gráfica log-log de los mismos parámetros (Fig. 3).[pic 13]

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Fig. 1. Dimensiones y cargas de la probeta P2.

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Fig. 2. Gráfica  para probeta P2.[pic 16]

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Fig. 3. Gráfica log-log  para probeta P2.[pic 18]

dados los resultados, las constantes de la Ecuación de Paris para la probeta P2 son C=1.39E-07 y m=2.69.

  1. Resultados de Probeta P4

Basado en las dimensiones y cargas aplicadas a la probeta P4 (Fig. 4), se sigue el procedimiento dado en la sección 1.2. de donde se obtiene la gráfica de  (Fig. 5) y la gr’afica log-log de los mismos parámetros (Fig. 6).[pic 19]

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Fig. 4. Dimensiones y cargas de la probeta P4.

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Fig. 5. Gráfica  para probeta P4.[pic 22]

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Fig. 6. Gráfica log-log  para probeta P4.[pic 24]

dados los resultados, las constantes de la Ecuación de Paris para la probeta P4 son C=1.16E-15 y m=4.51.

  1. Resultados de Probeta P5

Basado en las dimensiones y cargas aplicadas a la probeta P5 (Fig. 7), se sigue el procedimiento dado en la sección 1.2. de donde se obtiene la gráfica de  (Fig. 8) y la gráfica log-log de los mismos parámetros (Fig. 9).[pic 25]

[pic 26]

Fig. 7. Dimensiones y cargas de la probeta P5.

[pic 27]

Fig. 8. Gráfica  para probeta P5.[pic 28]

[pic 29]

Fig. 9. Gráfica log-log  para probeta P5.[pic 30]

dados los resultados, las constantes de la Ecuación de Paris para la probeta P5 son C=1.18E-07 y m=2.86.

  1. Resultados de Probeta DP

Basado en las dimensiones y cargas aplicadas a la probeta DP (Fig. 10), se sigue el procedimiento dado en la sección 1.2. de donde se obtiene la gráfica de  (Fig. 11) y la gr’afica log-log de los mismos parámetros (Fig. 12).[pic 31]

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Fig. 10. Dimensiones y cargas de la probeta DP.

[pic 33]

Fig. 11. Gráfica  para probeta DP.[pic 34]

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Fig. 12. Gráfica log-log  para probeta DP.[pic 36]

dados los resultados, las constantes de la Ecuación de Paris para la probeta DP son C=1.80E-09 y m=2.92.

  1. Ejercicios de ensayos de tenacidad de fractura

  1. Enunciado

Calcular las tenacidades de fractura en términos de  o   para las probetas Ch113, Ch114, Ch129 y Mx2. Dados los datos de máquina del ensayo de flexión (tiempo, carga, alargamiento o desplazamiento del cabezal de maquina). La gráfica de carga contra desplazamiento la pueden graficar a partir de estos datos. Todas las probetas corresponden a probetas tipo SENB, cuyas dimensiones son proporcionadas (Figura 13). Para el cálculo de las tenacidades guiarse por la norma ASTM E1820 [2]. En todos los casos reportar , aunque por el tipo de gráfica una o varias de las probetas pueden requerir hallar primero . Las probetas son de acero AISI 5160 H templadas y revenidas. La dureza de las probetas Ch113 y Ch114 fue de 53 RC, la de la probeta Ch129 41 RC y la de la probeta Mx7 es 49 RC.[pic 37][pic 38][pic 39][pic 40]

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