Resistencia A La Fatiga

RESISTENCIA A LA FATIGA POR TORSION

Dado que el fenómeno de fatiga está relacionado con la existencia de zonas del material con deformación plástica localizada y dado que la fluencia en materiales dúctiles está determinada por el criterio de Von-Mises, resulta natural esperar alguna relación entre este criterio y la resistencia a la fatiga bajo condiciones de carga biaxial, incluyendo torsión. Esta relación se muestra en la Fig. 9.10, (que no es otra cosa que la elipse de Von-Mises en la que se ha reemplazado la tensión de fluencia por Sn), de la que se deduce que el límite de fatiga en torsión alternativa (σ1 = -σ2), es Sn = 0.58 S’n. Esto puede ser tenido en cuenta alternativamente, adoptando un Factor de Carga CL = 0.58 para el caso de torsión. Dado que los gradientes de tensiones presentes en torsión son similares a los de flexión, no resulta inesperado que como en flexión, la resistencia a la fatiga en torsión para 103 ciclos sea 0.9 SuS, donde SuS es la resistencia última en corte. En el caso de no disponer del valor de SuS, puede utilizarse la siguiente relación empírica para aceros: SuS = 0.8 Su.

Fig. 9. 10 Curva σ1 - σ2 para tensión alternativa en materiales dúctiles.

Extensos estudios realizados por Smith proporcionan algunos resultados muy interesantes sobre la fatiga por torsión pulsante. El primer resultado de Smith, basado en 72 ensayos, demuestra que la existencia de un esfuerzo uniforme torsional no mayor que la resistencia a la fluencia en torion no tiene efecto en el limite de resistencia a la fatiga torsional, a condición de que el material sea dúctil. Pulido, libre de mellas y cilíndrico.

El segundo resultado de Smith se aplica a materiales con esfuerzos concentrados, mellas o imperfecciones superficiales. En este caso, determina que el limite de fatiga por torion disminuye de forma monótona con el constante esfuerzo por torsión. Como la gran mayoría de las partes tendrán superficies con algunas imperfecciones, este resultado indica que la aproximación de Gerber de la energía de distorsión, la de la energía de distorsión elíptica y otras aproximaciones son útiles. Joerres, de Associated Springbarnes Group, confirma los resultados de Smith y recomienda el uso de la relación de Goodman modificada para torsión pulsante. Al construir el diagrama de Goodman modificada para torsión pulsante. Al construir el diagrama de Goodman, Joerres utiliza:

Ssu= 0.67Sut

Pruebas a la fatiga torsional.- Estas se efectúan en un espécimen cilíndrico sujeto a una carga torsional totalmente alternante . Los puntos de falla, para torsión y la flexion alternantes en pruebas de esfuerzos biaxiales, están marcados en los ejes σ1 – σ3 de la figura. Para un material ductil la resistencia a la fatiga torsional (o limite a la fatiga torsional) se puede sea aproximadamente 0.577 (58%) de la resistencia a la fatiga por flexión.

ANALISIS DE CARGAS DE IMPACTO

Una carga por impacto se define como el efecto dinámico que actúa sobre una estructura, móvil o estática, tiene una carga aplicada de corta duración debido a su movimiento. También llamada carga móvil.

Como nosotros sabemos incluye un sin numero de factores que pueden alterar la magnitud de la carga o disminuirla, además de graficas, teorías y ecuaciones que nos ayudan a comprenderla de una manera mas adecuada.

Hasta ahora vimos solamente cargas del tipo estático. En este capítulo se tratará el caso más común de carga dinámica: el IMPACTO. También llamada carga de choque, repentina o de impulso.

Pueden dividirse en tres categorías según su severidad de aplicación:

• Cargas que se mueven con rapidez de magnitud constante (ej: vehículo que cruza un puente)

• Cargas aplicadas repentinamente, como aquellas que son resultado de una explosión o de la combustión dentro de un cilindro.

• Cargas de impacto directo, como las producidas por un martillo neumático, el choque de un vehículo, etc.

Tres niveles de la carga de impacto producidos por la liberación de la carga “m”

Lo importante respecto a la acción del amortiguador es que se ocasiona una aplicación gradual de la carga mg. Si la carga se aplica con lentitud suficiente puede considerarse como estática. La forma de distinguir entre carga de impacto y estática en esta situación es comparar el tiempo requerido para la aplicación de la carga con el período natural de vibración de la masa sin amortiguador en el resorte.

Ƭ=2πmk

Por lo tanto, mientras más grande sea la masa y mas suave el resorte será mas largo el período de vibración (o será mas baja la frecuencia natural de la vibración).

Las cargas de impacto pueden actuar a la compresión, tensión, flexión, torsión o en una combinación de éstas. La aplicación repentina de un embrague y el choque de una obstrucción en la broca de un taladro eléctrico son ejemplos de impacto torsional.

Las cargas de imacto producen reacciones tan complicadas que cualquier procedimiento de proceso que se realice implica una considerable incertidumbre. Participan dos cuerpos, uno que incide o choca y otro que recibe el golpe que es el investigado y que presenta una respuesta.

La duración de un impacto puede ser muy corta, incluso una fracción de milésima de segundo, y el impacto induce vibraciones que afectan la magnitud de los esfuerzos inducidos. Un fenómeno favorable es que la resistencia a la fluencia ( y también la resistencia máxima) aumentan considerablemente cuando aumenta la velocidad a

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