La fatiga es la disminución de la resistencia o falla de un material debido a un esfuerzo repetitivo el cual puede estar por encima o debajo de la resistencia a la fluencia.

Fatiga

La fatiga es la disminución de la resistencia o falla de un material debido a un esfuerzo repetitivo el cual puede estar por encima o debajo de la resistencia a la fluencia.

Es un fenómeno común en los componentes de soporte de carga en automóviles y aviones, álabes de turbinas, amortiguadores, cigüeñales y demás maquinaria que están sujetos de manera constante a esfuerzos repetitivos en la forma de tensión, compresión, flexión, vibración, entre otros esfuerzos,

Las fallas por fatiga por lo general ocurren en tres etapas:

        Se genera una grieta muy pequeña en el material. Esta grieta también puede ser un defecto pre-existente originado en la fabricación del mismo.

        La grieta crece una longitud pequeña cada vez que se aplica un ciclo del esfuerzo.

        Cuando la grieta ha crecido demasiado, la pieza se debilita y se fractura de manera súbita.

Los componentes fallan por fatiga aun cuando el esfuerzo aplicado total puede permanecer debajo del límite elástico.

Para que ocurra la fatiga, al menos una parte del esfuerzo en el material tiene que ser de tensión. Por lo general se trata con la fatiga de materiales metálicos y poliméricos.

Las fallas por fatiga con frecuencia son fáciles de identificar. La superficie de la fractura – en particular cerca del origen – por lo regular es lisa. La superficie se vuelve más áspera a medida que la grieta original aumenta de tamaño y puede ser fibrosa durante la propagación final de la grieta. Los exámenes microscópicos y macroscópicos revelan una superficie de la fractura que incluye un patrón de marcas de playa, las cuales se forman cuando se cambia la carga durante el servicio o cuando la carga es intermitente, y estriaciones, las cuales están en una escala mucho más fina, muestran la posición de la punta de la grieta después de cada ciclo.

Las propiedades de fatiga de un material se determinan por medio de un ensayo de fatiga. Este ensayo consiste en someter al material a un esfuerzo cíclico y contar el número de veces que se aplica el esfuerza hasta que el material se rompe. El ensayo más común es la prueba con viga rotatoria en voladizo, que consiste en hacer girar un eje con una fuerza en flexión en uno de sus extremos.

El esfuerzo máximo que actúa sobre este tipo de espécimen está dado por:

"±σ = "  "32M" /("π" "d" ^"3"  )

En esta ecuación, M es el momento de flexión en la sección transversal y d es el diámetro del espécimen. El momento de flexión se obtiene:

"M = F∙"  "L" /"2"

Donde L es la distancia entre la localización de la fuerza de flexión y el soporte y F es la carga.

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