6.2.Enfoque de la falla por fatiga en el análisis y el diseño FALLAS POR FATIGA RESULTANTES DE CARGA VARIABLE.

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2 6.2.Enfoque de la falla por fatiga en el análisis y el diseño FALLAS POR FATIGA RESULTANTES DE CARGA VARIABLE

3 . Métodos de fatiga Se utilizan tres enfoques o métodos principales del diseño. Métodos de esfuerzo- vida Métodos de deformación -vida Método de mecánico de la fractura lineal - elástica N: numero de ciclos de esfuerzo Fatiga: es un proceso de daño que se produce en los elementos mecánicos, cuando se somete a cargas variables.

4 Métodos de esfuerzo- vida Se basa sólo en niveles de esfuerzo, es el enfoque menos exacto, especialmente para aplicaciones de bajo ciclaje. tiene una gran cantidad de datos de soporte y representa de manera adecuada las aplicaciones de alto ciclaje. Determina las resistencia del material de fatiga El dispositivo de ensayo a la fatiga que se emplea con más frecuencia es la máquina de viga rotativa de alta velocidad de R. R. Moore. Para establecer resistencia de un material. Primer ensayo: Primer ensayo: se hace con un esfuerzo que es un poco menor que la resistencia última del material. Segundo ensayo: El segundo ensayo se realiza a un esfuerzo que es menor que el primero. Este proceso se continúa y los resultados se grafican como un diagrama S-N (figura 6-10).

5 En el caso de metales ferrosos y aleaciones, la gráfica se hace horizontal después de que el material se sometió a esfuerzo durante un cierto número de ciclos. Nunca se hace horizontal en el caso de metales no ferrosos y aleaciones.

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8 MÉTODOS DE DEFORMACIÓN-VIDA Una falla por fatiga casi siempre comienza en una discontinuidad local como una muesca, grieta u otra área de concentración de esfuerzo. Cuando el esfuerzo en la discontinuidad excede el límite elástico, ocurre la deformación plástica.

9 R. W. landgraf investigó el comportamiento de la fatiga con bajos ciclos de un gran número de aceros de alta resistencia. durante su investigación hizo muchas gráficas de esfuerzo – deformación cíclicos. R. W. landgraf investigó el comportamiento de la fatiga con bajos ciclos de un gran número de aceros de alta resistencia. durante su investigación hizo muchas gráficas de esfuerzo – deformación cíclicos. El SAE fatigue design and evaluation steering committee emitió un informe en 1975, en donde la vida en inversiones a la falla se relaciona con la amplitud de la deformación Δ E/2. El informe contiene una gráfica de esta relación del acero SAE 1020 laminado en caliente, la cual se reprodujo en la figura 6-13. para explicar la gráfica, primero se definen los siguientes términos:

10 EXPONENTE DE DUCTILIDAD A LA FATIGA c : es la pendiente de la línea de la deformación plástica de la figura 6-13 y la potencia a la cual se debe elevar la vida 2N para que sea proporcional a la amplitud real de la deformación plástica. si el número de inversiones del esfuerzo es 2N, entonces N es el número de ciclos.

11 EXPONENTE DE LA RESISTENCIA A LA FATIGA b: es la pendiente de la recta de la deformación elástica y es la potencia a la cual se debe elevar la vida 2n para que sea proporcional a la amplitud del esfuerzo real.

12  MÉTODO MECÁNICO DE LA FRACTURA LINEAL - ELÁSTICA (6.6) ETAPA I Es la primera fase del agrietamiento por fatiga (es invisible para el observador). ETAPA II Extensión de la grieta, creación de una nueva área de grieta) produce evidencia que puede observarse en la micrografía de un microscopio electrónico. ETAPA III fractura final Factor de intensidad del esfuerzo

13  CRECIMIENTO DE LA GRIETA LAS GRIETAS POR FATIGA SURGEN Y CRECEN CUANDO LOS ESFUERZOS VARÍAN Y EXISTE ALGUNA TENSIÓN EN CADA CICLO DE ESFUERZO.LAS GRIETAS POR FATIGA SURGEN Y CRECEN CUANDO LOS ESFUERZOS VARÍAN Y EXISTE ALGUNA TENSIÓN EN CADA CICLO DE ESFUERZO. POR LO TANTO, PARA, EL INTERVALO DE INTENSIDAD DEL ESFUERZO POR CICLO TENEMOS:POR LO TANTO, PARA, EL INTERVALO DE INTENSIDAD DEL ESFUERZO POR CICLO TENEMOS:

14  DIAGRAMA DE FLUENCIA PARA LA VIDA DE LA PIEZA

15 EL CRECIMIENTO DE LA GRIETA EN LA REGIÓN II DE LA FIGURA PUEDE APROXIMARSE MEDIANTE LA ECUACIÓN DE PARIS EL CRECIMIENTO DE LA GRIETA EN LA REGIÓN II DE LA FIGURA PUEDE APROXIMARSE MEDIANTE LA ECUACIÓN DE PARIS  C Y M SON CONSTANTES EMPÍRICAS DEL MATERIAL