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• Junior Rodriguez

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TEMA 2: FALLA POR FATIGA 2.1.- Definición. 2.2.- Tipos de falla en función del esfuerzo. 2.3.- Tipos de esfuerzo. 2.4.- Diagramas S-N. 2.5.- Resistencia a fatiga. 2.6.- Factores que modifican la Resist. a fatiga. 2.7.-Concentración del esfuerzo y sensibilidad a la muesca. 2.8.- Criterios de falla por fatiga.

2.1.-Definición. Las fallas por fatiga ocurren en elementos de máquinas cuando las cargas exteriores producen esfuerzos que se llaman esfuerzos variables, repetidos, alternantes o fluctuantes. Cuando los elementos de máquina fallan estáticamente, por lo general se desarrolla una deformación en materiales dúctiles es muy grande, ya que las tensiones sobrepasan su límite elástico, y la deformación es visible antes de la fractura. Sin embargo, en los materiales frágiles el material no avisa y no existe apenas deformación. Por el contrario, si un elemento de máquina está sometido a fatiga, el fallo suele ser inesperado y peligroso, al igual que en materiales frágiles, dado que las superficies de la fractura son planas y perpendiculares al eje del esfuerzo con la ausencia de adelgazamientos. Sin embargo, las características de fractura de una falla por fatiga son muy diferentes a la fractura frágil estática y surgen a partir de tres etapas de desarrollo:

2.1.-Definición. 

Etapa 1:es el inicio de una o más microgrietas debido a la deformación plástica cíclica seguida de propagación cristalográfica que se extiende de dos a cinco granos alrededor del origen. Normalmente, las grietas de la etapa I no pueden verse a simple vista.



Etapa 2: las microgrietas se convierten en macrogrietas y forman superficies paralelas en forma de mesetas separadas por crestas longitudinales. Por lo general, las mesetas son suaves y normales a la dirección del esfuerzo máximo en tensión. Estas superficies pueden tener marcas oscuras y claras conocidas como marcas de playa, o marcas de concha.



Etapa 3: ocurre durante el ciclo de esfuerzo final cuando el material restante no puede soportar las cargas, lo que resulta en una fractura súbita y rápida. Una fractura en la etapa III puede ser frágil, dúctil o una combinación de ambas. Con mucha frecuencia las marcas de playa, si existen, y los patrones posibles de fractura en la etapa III llamados líneas chevron, apuntan hacia los orígenes de las grietas iniciales.

2.2.-Tipos de falla en función del esfuerzo.

2.3.-Tipos de esfuerzo.

a) Esfuerzo fluctuante.

c) Esfuerzo invertido. b) Esfuerzo repetido.

2.4.-Diagramas S-N. Para determinar la resistencia de los materiales a las cargas de fatiga, se someten las probetas a cargas repetidas o variables, y se cuentan el nº de ciclos (N) hasta la ruptura. El dispositivo mas usado es la máquina de viga rotatoria de R.R Moore

2.4.-Diagramas S-N. Relación Se y Sut Mucha dispersión

𝑆𝑒′ = 100 𝑘𝑝𝑠𝑖 𝑆𝑒′

= 0,5𝑆𝑢𝑡

𝑆𝑢𝑡 = 200 𝑘𝑝𝑠𝑖 𝑆𝑒′ = 𝑙í𝑚𝑖𝑡𝑒 𝑎 𝑓𝑎𝑡𝑖𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎 𝑆𝑒 = 𝑙í𝑚𝑖𝑡𝑒 𝑎 𝑓𝑎𝑡𝑖𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎

Porque hay mucha dispersión

2.5.-Resistencia a fatiga. Materiales Dúctiles

Materiales Frágiles

2.5.- Resistencia a fatiga.

𝑐 = log

𝑓𝑆𝑢𝑡 𝑆´𝑢𝑡

2

10𝑐

𝑓𝑆𝑢𝑡 = 𝑆´𝑢𝑡

2

=𝑎

2.5.- Resistencia a fatiga.

2.6.-Factores que modifican la Resist. a fatiga. La muestra para el ensayo en máquina rotativa en el laboratorio para determinar los límites de resistencia a la fatiga se prepara con mucho cuidado y se ensaya bajo condiciones muy controladas. No es posible esperar que el límite de resistencia a la fatiga de un elemento mecánico o estructural iguale los valores que se obtuvieron en el laboratorio. Factores que modifican la resistencia a la fatiga (Marín)

2.6.-Factores que modifican la Resist. a fatiga. Factor superficial Ka

Factor de tamaño Kb

Factor de carga Kc

2.6.-Factores que modifican la Resist. a fatiga. Factor de temperatura Kd

Factor de confiabilidad Ke

Factor de efectos varios kf

2.7.-Concentración del esfuerzo y sensibilidad a la muesca. Evitar que los materiales frágiles trabajen a fatiga.

Kf=factor de concentración del esfuerzo por fatiga, es como un factor de concentración del esfuerzo reducido de Kt debido a la disminución de la sensibilidad a la muesca.

La sensibilidad a la muesca, q, está definida por:

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