8/18/2019 Tema7 Rotura Por Fatiga
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Tema V: Comportamiento en Rotura Lección 7: Rotura por Fatiga
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TEMA V
Comportamiento en Rotura
LECCIÓN 7
Rotura por Fatiga
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7.1 EL FENÓMENO DE LA FATIGA
Fatiga: elementos sometidos a tensiones dinámicas y fluctuantes
La fractura acontece a un nivel inferior a la resistencia bajo carga estática, suele ocurrir súbitamente y ser catastrófica.
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• Según existencia o no de fisuras previas:
-en elementos sin defectos (iniciación, propagación y rotura)
-en elementos con defectos (propagación y rotura)
•
Según tipo esfuerzo aplicado:- fatiga axial (tensión y/o compresión)
- fatiga por flexión
- fatiga por torsión
• Según intensidad de la tensión aplicada:
- fatiga con alto número de ciclos ( max < Y)
- fatiga a bajo número de ciclos ( max > Y)
7.2 TIPOS DE FATIGA
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7.3 MODOS TENSIONALES Tres modos de tensión fluctuante - tiempo:
ciclo de carga:
- tensión media
- amplitud de la tensión
- intervalo de tensiones- cociente de tensiones
ciclos carga invertida ciclos carga repetida
ciclos carga aleatoria
2
minmax
m2
minmax
a
max
minR
minmax
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7.4 COMPORTAMIENTO EN FATIGA DE ELEMENTOS SIN DEFECTOS
Fatiga de componentes pequeños con buen acabado superficial.
Su vida presenta tres fases:
• nucleación de la fisura, tN• crecimiento hasta tamaño crítico, tC• rotura súbita
Curvas de Wöhler (curvas S-N)
X rompe
no rompe
A m p l i t u d d e t e n s i ó n ,
S
Ciclos de rotura, N
vida afatiga, N1 A
m p l i t u d d e t e
n s i ó n ,
S
Ciclos de rotura, N
límite defatiga
tiempo de vida, tV = tN + tC
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Ajuste matemático ( m = 0):
- Alto número de ciclos:Ley de Basquin
1· C N a
(a, C1 ctes.)
Ajuste complejo
para
m 0 , cte
2· C N b pl
(b, C2 ctes.)
- Bajo número de ciclos:
Ley de Coffin-Manson
Ajustes experimentales
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Cuando es variable (fatiga no monótona):
Ni = Nº de ciclos soportados ( i)1
N
N
i f
i
i
Nf = Nº de ciclos hasta rotura ( i)
Regla de daño acumulativo de PALMGREN - MINER
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7.5 COMPORTAMIENTO EN FATIGA DE ELEMENTOS FISURADOS
La fase de nucleación no existe. Debe evitarse que el defecto sea crítico.
Análisis de velocidad de propagación de la fisura
región I: las fisuras existentes no crecen
región II: lineal según la Ley de Paris
región III: crecimiento acelerado que conduce a rotura
NR se calcula integrando la Ley de Paris.
Límites de integración: a0 y aC
m K A
dN
da ·Ley de Paris
log K
l o g d A / d N
m
K AdN
da
·
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La dirección de propagación se orienta ┴ a la tensión aplicada. La superficie se caracteriza por
dos aspectos (marcas de playa y estrías).
7.6 ASPECTOS FÍSlCOS DE LA ROTURA POR FATIGA
Marcas de playa
Macroscópicas (períodos reposo)
Estrías
Microscópicas (avance por ciclo)
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7.8 ACTIVIDADES DE SEGUIMIENTO