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7/23/2019 0.7 Evitar La Fatiga
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Resumen
En 1954, d ccdene en l que e nlucd el me n de je del mund, el de
Hllnd Comet,llen l lb del mel l ule edc, y e quedn bd en l cncenc
del blc.El n, dem de e un de l me en ee un cbn euzd, en enn cudd. L
euzcn,en cmbncn cn c en uel eed, c l mcn de u en l equn de l enn.
Eu e exenden cn el del em h que e dene l cbn. L ccdene del Comet
uen uned humn en l que muen 68 en, e mbn emen m cncenc del blem l
neneque nenbn elz de eu y ld.
DisEo para Evitar La atiga
i N o r M E t C N i C o
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Dede ennce, l h d enble del ll de much cmnenemecnc cm, ejeml,
ubn y equ que uncnnbj nen c cclc eed.
L ncl hemen cmende, edec y e l e el nl elemen n (Ea).
Qu es la fatiga?
Nmlmene, l dede cnden que el c de eudd m mnee l eenc lbl del
cmnene, enmblje duc. p ell, queence un de que une l c nl bble y ele
un cde eudd cm n dcnl.
sn emb, dune el uncnmen, e c bble que el de exemenec ec.
Nmlmene, exemen un cn cclc y e med lccne de e cn de c, l que d c
llcn el del em.
L e l decenc que e duce cund un elemen e mee unc eed ble, que
nunc lcnz un nel ucene cm cun e en un lccn nddul. L nm de l n l
uque e ducen cm cnecuenc de l demcn lc en znlclzd. Nmlmene, e demcn
ene que e cn l cnde zn de cncencn de enn be l uece de un cmnene,
ben un deec eexene c ndeecble be l uece judebj de ell. s ben uede
eul dcl nclu mble ce un mdelde ee de deec medne el Ea, l bldd de l
melee un elemen cnne y e muy bble que exn deec eque.El Ea uede edec
l zn de cncencn de enn y yud que lnene de de nquen cun em unn u de
nede que cmencen exemen l nm de l .
El mecnm de l uede dde en e ce elcnd ene :
1. acn de u
2. pcn de u
3. cu
El nl de enne elemen n (Ea) uede edec l cnde u. Exen ecnl, cm el
nl dnmc elemenn n lnel, que ueden eud l blem de demcn unen l cn. Dd
que l nene de de l enel queene que e cmencen duc u de , ee nme e
cen
nclmene en l dede ee un de . p bene m nmcnbe l exnn de l u de ,
cnule el andce a.
Diseo para evitar la fatiga 2
L e l decenc que e ducecund un elemen e mee un ceed ble, que
nunc lcnz un nelucene cm c un e en unlccn nddul.
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Determinacin de la resistencia a la fatiga de los materiales
Exen d ce ncle que en l cndd de em que d unu en duce y en
exendee l ucene cm c el llde un cmnene: el mel del cmnene y el cm
de enn. L md cmb l de mele e emnn auu Whle, quendune el l XiX,
eblec y elz l me necn emcbe l . L ueb de lb end lcn c cclc cm,
ejeml, fexn cn, fexn en ldz, ccn y cmen xl
y ccl de n. L cenc e nene zn l d eulne de eueb dem l elcn ene cd
de enn y el nme de cclde eecn que cn el ll; e dec, un cu s-N. a de
l cu s-N,l nene ueden bene el nel de enn que uede un meldune un nme
eecc de ccl.
L cu e dde en de ccl bj y l. p l enel, l de cclbj e duce en men
de 10.000 ccl. L m de l cu deende del de mel bd. alun mele cm,
ejeml, ce de bjcnend de cbn, muen un lnmen en un nel de enn
eecc,que e denmn lme de eenc de . L mele que n cnenenhe n demuen
nnn lme de eenc. En nc, l cmneneded de md que l enne lcd n ueen el
lme de eenccncd n deben een ll dune u uncnmen. N bne,en l clcul del
lme de eenc n e ncluyen l cncencnede enn lclzd que ueden c l cn de
l u, ede que el nel de enn e encuene debj del lme eu nml.
Ejeml de un cu s-N (enn ene ccl)
Un ccl de c de , en e deemn medne l elzcn de uebde fexn cn, cn
nmcn be l enn med y lenne.se h demd que l elcdd de cn de u en l
uebe elcnd cn l elcn de enn del ccl de c y l enn medde l c. L u l e
n bj c de ccn. p ee m, el ccl de c c un enn de cmen en l zn de l
u,n e ducn d dcnle. N bne, l enn med mue queel ccl cmle de enn e de
ccn, el ccl cmle c d.
Diseo para evitar la fatiga 3
L md cmb l de mele e emnn auu Whle,quen dune el l XiX, eblecy
elz l me necn emcbe l .
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Un n nme de ccl de c de ec endn un enn med dnde ce. se hn delld
e md de ceccn de l enn med elmn l necedd de ene que elz ueb de en
ennemed deene:
Mtodo de Goodman: nmlmene decud mel l
Mtodo de Gerber: nmlmene decud mel dcl
Mtodo de Soderberg: nmlmene el m cned
Md de ceccn med
L e md e lcn ncmene cund d l cu s-N cde bn en c cmlemene ned.
adem, e ceccne len nc l ccl de c de lcd een ennemed eled en cmcn cn
el nel de enn. El ne dmde gdmn mue l elcn ene l enn lenne, l lme de
enndel mel y l enn med de l c.
L d exemenle demuen que el ce de ll e encuen enel cu de gdmn y
de gebe. p l n, un enque mc eclcul el ll en mb cu y ulz l eue m
cned.
Mtodos para calcular la vida en fatiga
Qued cl que l ueb c n n cc d l de.En l my de l lccne, un de cn
un d eu en equeel edccn de l d en de l cmnene que exlque l cy l
mele de ec ncd.
L m de nene d dend (CaE) deemn l den l. n:
Resistencia a la tensin (SN)se b ncmene en l nele de enn y ulz l
el md Whle. aunquen e decud cmnene cn zn de lcdd y cn un bjecn l de
ccl bj, e el md m cl de mlemen, dnede un ml cndd de d de eeenc y
ece un buen eeencnde l de ccl l.
Diseo para evitar la fatiga 4
L eme deen y necen educel e y el u de mele, cm eque e duzcn ll
debd l que,unque n en mle, ueden e muyc. td e ce hn cnbud que l
elzcn de eud de nenede l e much m mne en lnc del ce de de.
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Diseo para evitar la fatiga 5
Resistencia a la deformacin unitaria (EN)Ee md cn un nl m delld
de l demcn lcen zn lclzd y e decud l lccne de de ccl bj.N bne, l
euld n n cncluyene.
Mecnica de la fractura elstica lineal (LEFM)Ee md une que l u y
exe y que e h deecd. pedcel exnn de l u en elcn cn l nendd de l
enn. puede eun md cc cund e lc eucu de n m jun cn
cd nmc e neccne eule.
gc u cldd de mlemencn y l n cndd de d de meldnble, el md que m e
ulz e el sN.
Clculo de la vida en fatiga para diseadores mediante el mtodo
SN
al clcul l d en , e uede ene en cuen l c de mlud cnney ble. a
cnnucn e ncluye un deccn bee de l euld d.
Carga de amplitud constante:
tem (N/a)
Crg(N/a)
C de mlud cnne
Ee md cnde un cmnene med un mlud cnney cn un ccl de c de enn med
cnne. Medne un cu sN,l dede ueden clcul el nme de ee de ccl que cun
ll d del cmnene.
sn emb, en l c en l que el cmnene e mee m de unc, l el de Mne cn
un mne de clcul l d de cdc y cmbnl bene un l de d l. El euld,
denmnd
c de d, e exe cm un ccn del ll. El ll del cmnenee duce cund D =
1,0; l n, D = 0,35, e que e h cnumdel 35 cen de l d del cmnene. E e
mbn une que ld que cu un ccl de enn n ndeendene de l ubccn en l
quee duce el ccl de c y que l elcdd de cumulcn de d n deendedel nel
de enn.
Qued cl que l ueb c n ncc d l de. En l myde l lccne, un de cn un
d euen equee l edccn de l den de l cmnene que exlque lc y l mele de
ec ncd.
al clcul l d en , e uede eneen cuen l c de mlud cnney ble.
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Diseo para evitar la fatiga 6
Carga de amplitud variable:
C de mlud ble
En cndcne ele, l my de l cmnene e meen un cclde c ble, n dede el
un de de mlud cm de ennmed. p l n, un enque much m enel y el cnde
un cde mlud ble en l que l enne, unque e en cn el delem, enen un
mlud ble. De ee md, e ueden dd en blquede c. p ele ee de c, l nene
ulzn un cnc
denmnd ecuen de rnfw. El andce B, que cm eud leuld del nl Ea de
, ece nmcn dcnl be el ecuende rnfw.
El Ea cn excelene hemen eud l cn el md sN,y que l end cne en un
cm de enn elc lnel y el Ea emel cndecn de ble neccne de c de c. s e
eblece clcul el enn de c en el e de l c (un enque c),el em uede cn
euld deene de clcul de ,nclud l zd de d, de d y de c de eudd. adem,
el Eauede cn zd de l elcn de l enn ncl lenne meque ddd l enn ncl
lenne m eled (denmnd
zd de ndcd de bxldd), dem de un c de mz de rnfw.Ee lm e un hm
dmennl en el que l eje X-Y eeennl enne lenne y med y el eje Z eeen
el nme de cclcnd cd ecene.
Conclusin
L hemen y l md que e decben en ee nme ueden yud l nene mej l
eudd de l cmnene l ez que educenl de de nene y c. al ulz l ecnl cul
e l , cn ecuenc e ueden e ce. De mned, un de que ene en cuen l
educe l ll de ec y yud l nene cncene en el de de nue duc en lu
de ene que ce blem heedd.
El Ea cn excelene hemen eud l cn el md sN, y quel end cne en un
cm de ennelc lnel y el Ea eme l cndecnde ble neccne de cde c
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Diseo para evitar la fatiga 7
Apndice A: Expansin de fisurasExen d mecnm que muln el ce de l
exnn de u . En un c cclc, l ln de delzmen de l mceucudel n de mel e
delzn de un ld l , cnd exunee nune muy eque en l uece del cmnene. n
demdeque cm de el (enen un lu de 1 10 mcne), e uedencndee cm u embn
(E i).
Cund un u de E i lcnz el lme del n, el mecnm e nee
l n dycene. L u de E i e exnden en l deccn del cemxm, 45 d de l
deccn de l c.
Cn un m de xmdmene e n, el cmmen de l ucmb, y que el m de l mm e
l ucenemene nde cm m un cncencn de enn emc (E ii). L u de Eii cen
un zn lc de ccn en l un. Deu de ee un, l ue exnde en deccn eendcul
l de l c lcd.
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Apndice B: Recuento de Rainflowal elz un eeencn c de l deene c
de mludy exe l c y lle del ccl de c, e ble deemn el nelde enn y u
enn med cd. El c mue un ccl de c
nundd nclmene.
El nel de enn y u enn med cd e deemnn del cclde c que e mue en
el c. En l eeencn c, el ccl de c
e nundd. Un ez deemnd el nel de enn y l enn med,l llu e c del un
m bj. a cnnucn, e deemnn el nely l med de cd cn ene de llu d. a de
l euld,e uede lc l el de Mne clcul l d en .
Mz de d rnfw
sldWk e un mc cmecl ed de sldWk C. L dem nmbe de cm y nmbe de
duc n mc cmecle mc cmecle ed de u eec e 2011 Dul syme td l deech
eed MKWpatEsp0111
ocn CDul syme
sldWk C.300 Bke aenueCncd, Ma 01742 Usateln: +1-978-371-5011Eml:
[email protected]
ocn cenle Euteln: +33-(0)4-13-10-80-20
Eml: [email protected]
ocn en Eteln: +34-902-147-741Eml: [email protected]
