INGENIERIADE

MATERIALES

Ing. Alejandra Garza Vázquez

Un avión utiliza materiales que deben ser ligeros, duros, tenaces y resistentes a

impactos.

PROPIEDADESMECANICAS

4.- Ensayo de Fatiga

Mide la resistencia de un material a la falla cuando se aplica

repetidamente un esfuerzo inferior al punto de fluencia.

Ensayo de Fatiga de Viga Rotatoria

Variación de la Tensión con el Tiempo Responsable de las Roturas por Fatiga

(a) Ciclo Simétrico de carga invertida; la tensión fluctúa desde una tracción máxima (+) hasta una compresión (-) de igual magnitud.

(b) Ciclo de Carga Repetida; las tensiones máxima y mínima son asimétricas en relación al nivel cero de carga.

(c) Ciclos de Tensiones al Azar.

Curva Esfuerzo-Número de Ciclospara la Falla

Endurance Limit = Límite de Resistencia a la Fatiga

Superficie de Fractura por Fatiga (I)

Fractografía TEM mostrando estrías de

fatiga en el Al.

Superficie de Fractura por Fatiga (II)

La grieta se forma en el borde superior. La región lisa

corresponde al área en la cual la grieta se propagó

débilmente. La rotura final ocurrió sobre un área que tiene un aspecto gris y una textura

fibrosa (de tipo radial).

Superficie de Fractura por Fatiga (III)

Falla típica por fatiga de un cigüeñal.-La fractura progresó lentamente desde la perforación con

rosca para tornillo (parte inferior),hasta cerca del 90% de la sección transversal antes de la

fractura de propagación rápida (parte superior).

Superficie de Fractura por Fatiga (IV)

Fotografía de una fractura frágil que muestra una superficie de fractura radial. La flecha indica el punto de inicio de la grieta.

Fotografía que muestra marcas del tipo “chevrón” (en forma de V), características de una fractura frágil.

Superficie de Fractura por Fatiga (V)

Fotografías de una superficie de

fractura por fatiga de un componente de motor diesel:

(a) Aspecto macroscópico.

(b) Vista microscópica obtenida al examinar la zona de propagación de la grieta en un TEM (200x).

Fractura en el USS Schenectady atracado en el noroeste del

Pacífico

http://navalmerchantshiparticles.blogspot.co

m/2010/03/oh-those-famous-cracks.html

Fractura en un Barco Petrolero

Ejemplos de Cargas Cíclicas

(a) Eje de un carro de ferrocarril.(b) Rotor de un generador durante arranques y paradas.(c) Presurización y despresurización de la cabina de un avión.

Aloha Airlines (I)

Aloha Airlines Vuelo 243

El vuelo comercial rutinario 243 de Aloha Airlines, un Boeing 737-200, estaba programado que volase de Hilo a Honolulú, en Hawaii, el 28 de abril de 1988. En pleno vuelo sufrió daños severos en el fuselaje debido a una descompresión explosiva motivada por una fisura o serie de fisuras, aunque pudo aterrizar en el aeropuerto de Kahului, Maui. La azafata Clarabelle Lansing salió despedida del

aparato y aunque su cuerpo nunca fue encontrado se presume muerta, siendo la única víctima mortal de este accidente. También resultaron heridas 64 personas entre pasajeros y tripulantes, 7 de ellos

graves, 57 con heridas menores y 30 ilesos.

En pleno vuelo, y debido a "fatiga de materiales" según las autoridades, se desprendió una sección

completa del techo del avión, un Boeing 737. "Clarabelle iba caminando por el pasillo de la

primera clase cuando ocurrió; no supe cómo, pero desapareció", dijo un testigo. Tras el incidente, el

piloto consiguió aterrizar en la isla de Maui.

Aloha Airlines (II)

Incidente del Boeing 737-200: Esquema del avión en vuelo. La cubierta del techo del avión se fracturó a medio vuelo sobre

Hawaii. Las investigaciones posteriores revelaron que la cubierta se

debilitó como resultado de corrosión extensa y Fatiga.

Aloha Airlines (III)

Aloha Airlines (IV)

Falla por Cargas Cíclicas

”Todos los diseños de máquinas y de estructuraspresentan problemas de fatiga.....”

Carl Osgood, Diseñador de Fatiga

Vuelo 243 Aloha Airlines , un Boeing 737-200, 28 abril, 1988. La falla del fuselaje en pleno vuelo fue causada

por fatiga y corrosión.

Aloha Airlines

VUELO 243 ALOHA AIRLINES(Boeing 737-200)

28 de Abril de 1988

Un pequeño vuelo de 35 min de duración que cambió la historia de la aviación civil.

Una descomprensión explosiva fue la causante del terrible accidente. Solo hubo un fallecido, la sobrecargo CB, llamada cariñosamente de esa manera por sus compañeros y pasajeros habituales. Una pequeña fisura en el fuselaje provocó un efecto llamado “ariete”, que lo podríamos comparar a una situación familiar; cuando quitas el tapón de la bañera y lo acercas al agujero de nuevo, se ejerce una gran presión; pues esto fue lo que ocurrió.

Aloha Airlines

Investigaciones posteriores, analizaron el problema como una pequeña fisura en el fuselaje, de la que ya se había dado cuenta una pasajera del vuelo 243, pero no le dió mucha importancia, ya que ese avión era el único hasta la fecha que llevaba mas de 9000 vuelos, y la tripulación tenía más de una década de experiencia, y eran los mismos de siempre, ya que el trayecto era de Hilo a Honolulu duraba 35 min y hacia muchos trayectos de ida y vuelta a lo largo del día. Esta fisura hizo que el avión abriese un pequeño hueco en el techo, era algo que ya estaba preparado para alguna situación de estas. Pero aquí empezó todo, se sugiere en las investigaciones que la sobrecargo se encontraba justo debajo del pequeño hueco, y que se vió inmersa en una tremenda presión que la elevó hacia arriba, quedando atorada en el hueco, y al no poder pasar el aire se produjo un pico de presión, haciendo una explosión. Los restos del fuselaje y de la sobrecargo CB nunca fueron encontrados.

Aloha AirlinesMientras tanto, el avión se sostenía por unas pocas

fibras de la parte de abajo del avión. El avión estaba a 7000 pies, de manera que para que la gente sobreviviera debía bajar a 3000 pies, ya que a esa altura no hay oxigeno y podrían morir por hipoxia, además de poder congelarse, ya que ahí arriba hay unos 40º bajo cero. La gente en la parte donde explotó el fuselaje seguía allí sentada, y lo más importante, vivos, gracias a que todavía llevaban el cinturón de seguridad puesto, ya que como el trayecto duraba 35 min. no se lo podían quitar, y esto fue lo que les salvó la vida a todos. De todas formas, el resto de pasajeros en en estos minutos de descenso tenían las mascarillas, pero los de la sección de adelante, no. Una vez alcanzados los 3000 pies, el fuerte viento dejó de serlo, al menos, permitiendo que se oyeran mutuamente, y pudiendo respirar sin las máscaras de oxígeno. Cuando vieron que el avión estaba girando comprendieron que si tenían piloto, ya que estaban incomunicados, y no podían ver si había alguien en la cabina, y lo que es más, no podían casi ver si tenian cabina, ya que el avión estaba un poco doblado, estando la punta del avión más abajo.

Aloha AirlinesEl aterrizaje tuvo lugar en Maui, siendo la isla más

cercana pero poniendo más trabas a este sufrimiento; el aeropuerto se encontraba en medio de dos montañas de mas de 3000 pies, y una vez pasado este obstáculo, al calcular la velocidad de seguridad para aterrizar, el piloto se vió obligado a ir más rápido ya que a esa velocidad el avión peligraba todavía más de romperse. Por si fuera poco, el tren de aterrizaje no salía, aunque con suerte desde tierra avisaron que lo veían. El avión logró aterrizar sin partirse, ni estallar, hubo 94 sobrevivientes de 95.

http://es.wikipedia.org/wiki/Vuelo_243_de_Aloha_Airlines

http://www.vuelosinmotor.net/index.php?view=article&catid=41%3Avideoaccidentes&id=8%3Acrash

aloa&option=com_content&Itemid=54