Mecánica de Materiales: Resistencia a la Fatiga, Ejercicios de Mecatrónica

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Tema IIITeorías de fatiga

Naturaleza del esfuerzo cíclico En los^ capítulos^ anteriores,

para^ el^ cálculo^ de esfuerzos^ y^ deformaciones,

se^ había^ supuesto que las cargas eran de un solo ciclo, es decir, quese^ aplicaban^ una^ sola

vez^ al^ elemento.^

El comportamiento^ de^ los

elementos^ se^ estudió entonces^ mediante^ conceptos

de^ estática^ y propiedades del material para un solo ciclo.

Las Mecánica de materiales – Fatiga fallas ocurridas debido a cargas de un solo cicloson llamadas “fallas estáticas”.

a

t  m

Mecánica de materiales – Fatiga naturaleza del esfuerzo cíclico =

La carga de fatiga consiste en la aplicación y retirocontinuos de una carga, en base a la cantidad deveces que se aplique y retire la carga, la fatiga seclasifica en “fatiga de bajos ciclos” (menos de 10

3 ciclos) y fatiga de altos ciclos (mas de 10

3 ciclos). Por^ ejemplo,^ una^ fibra

particular^ sobre^ la superficie^ de^ un^ eje^ rotatorio

que^ gira^ a^1800 RPM,^ la^ fibra^ es^ esforzada

a^ tensión^ y^ a

Mecánica de materiales – Fatiga naturaleza del esfuerzo cíclico compresión 1800 veces en un minuto.

Cuando^ un^ elemento

se^ somete^ a^ cargas fluctuantes, se puede desarrollar una grieta en elpunto de esfuerzo (o deformación) máximo.

Los mecanismos de iniciación de la grieta por fatigason^ muy^ complicados,

sin^ embargo,^ desde^

el

Mecánica de materiales – Fatiga naturaleza del esfuerzo cíclico punto de vista de ingeniería, las grietas por fatigase inician generalmente en la región del esfuerzomáximo a tracción

Mecánica de materiales – Fatiga Formas esquemáticas de fallo porfatiga para bajos esfuerzos

Determinación de la resistencia a lafatiga En^ los^ ensayos^ de^ laboratorio,

para^ obtener información acerca de la resistencia a la fatiga delos^ materiales,^ se^ tornean

varias^ probetas idénticas,^ las^ cuales^ se

ensayan^ en^ diferentes intervalos de esfuerzos, hasta que se inicie unagrieta. Por lo general la aparición de una grieta semide^ visualmente,^ pero

se^ puede^ determinar Mecánica de materiales – Fatiga mediante un cambio en el desplazamiento de laprobeta. Con los resultados de estos ensayos, sepuede determinar la resistencia a la fatiga.

El^ dispositivo^ para^

ensayos^ de^ fatiga^ mas ampliamente^ utilizado^

es^ la^ máquina^ de^ viga giratoria de alta velocidad de R.R. Moore.

Esta máquina somete a la probeta a flexión pura pormedio de pesos.^ La probeta que se usa se torneay^ se^ pule^ muy^ cuidadosamente,

recibiendo^ un

Mecánica de materiales – Fatiga determinación de la resistencia a la fatiga pulimento final en la dirección axial, para evitarralladuras circunferenciales.

• Mecánica de materiales – Fatiga Dimensiones de la probeta 7''r =9^8 d=0,3'' 7'' L=3

Mecánica de materiales – Fatiga Fuerza cortante y momento flector alos que se somete la probeta V M

Mecánica de materiales – Fatiga Resultados típicos de un ensayo defatiga que muestra el límite de fatigade la probeta.

Mecánica de materiales – Fatiga Resultados típicos de un ensayo defatiga para materiales no ferrosos

Mecánica de materiales – Fatiga Relación entre la resistencia a lafatiga y la resistencia última delmaterial para algunos materiales

Relación entre la resistencia a la fatiga yla resistencia última del material paraaceros de baja resistencia y aceros alcarbono ordinarios

MPasi MPaS

MPasi S

u e

uu e

1400 (^700) '

1400 (^50) , (^0) '

 

  Mecánica de materiales – Fatiga  La marca de prima en Se’ y Sf’ se le indica a laprobeta de viga rotatoria, porque el símbolo Se ySf^ se^ reservará^ parea

el^ límite^ de^ fatiga^

y resistencia^ a^ la^ fatiga,

respectivamente,^ de^

un elemento de máquina en particualr