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QUE ES FATIGA?

QUE ES FATIGA?. Proceso de cambio estructural localizado permanente y progresivo que ocurre en un material sujeto a condiciones que producen fluctuaciones de tensiones y deformaciones en algún punto que puede terminar en fisuras o una completa fractura después de suficientes números de ciclos.

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QUE ES FATIGA?

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Presentation Transcript

  1. QUE ES FATIGA? Proceso de cambio estructural localizado permanente y progresivo que ocurre en un material sujeto a condiciones que producen fluctuaciones de tensiones y deformaciones en algún punto que puede terminar en fisuras o una completa fractura después de suficientes números de ciclos.

  2. FATIGA, PROCEDIMIENTOS QUE HA LA FECHA SE HAN DESARROLLADO PARA CONSIDERAR EL EFECTO DE CARGAS REPETIDAS A QUE ESTAN SOMETIDOS LOS COMPONENTES TENSIÓN-VIDA DEFORMACIÓN-VIDA PROPAGACIÓN DE FISURAS FATIGA DE COMPONENTES Y MODELOS

  3. SIMULACIÓN EN LABORATORIO DEL PROCESO DE FATIGA

  4. DISEÑO DE COMPONENTES A LA FATIGA

  5. ATENCIÓN! LAS PROPIEDADES DE FATIGA (CURVAS) ESTAN LIGADAS A: · What were the coupon size and geometry? · Was there a stress concentration? · What was the temperature? · Was an environment other than lab air employed? · What was the specimen orientation in the original material? · Does the line represent minimum, mean, or median response? · How many samples were tested? · What was the scatter? · If the plot is based on constant-amplitude data, what were the frequency and waveform? · Was testing performed using variable-amplitude loading? What spectrum? · What was the failure criterion? · If there were runouts, how were they handled and represented? · If the data found describe a thin sheet response, it is the wrong data. · If the product form is correct, but the plot represents testing done at R = 0.3 and fully reversed data are required, the plot may be helpful, but it is not what is desired.

  6. Inicio de fisuras-tensión alternativa-acumulación de deformación plástica FATIGA - ALTO NUMERO DE CICLOS F & F 07

  7. EFECTO DE LAS CONDICIONES DE LAS SUPERFICIES DE LAS PROBETAS TERMINACIÓN SUPERFICIAL. DEFECTOS TRATAMIENTOS SUPERFICIALES (nitrurado, cementado, amolado, recubrimientos etc.)

  8. FATIGA - ALTO NUMERO DE CICLOS Proceso de formación de estriaciones, según Laird. F & F 07

  9. FATIGA - ALTO NUMERO DE CICLOS Typical fatgiue stress cycles .(a) Reversed stress; (b) repeated stress; (c) irregular or random stress ciles F & F 07

  10. FATIGA - ALTO NUMERO DE CICLOS 1800-1900- Curvas S-N (Wohler) F & F 07

  11. FATIGA - ALTO NUMERO DE CICLOS Efecto de tensión media y concentrador de tensiones F & F 07

  12. FATIGA - ALTO NUMERO DE CICLOS Barra de acero-10 probetas para cada curva F & F 07

  13. FATIGA- ALTO NUMERO DE CICLOS F & F 07

  14. APLICACIONES -Criterio de diseño de vida infinita. Cuidados: -No discrimina iniciación y propagación. (no conservativo por posibles defectos) -Las probetas están pulidas a espejo, luego debe tenerse en cuenta la terminación superficial del componente FATIGA - ALTO NUMERO DE CICLOS F & F 07

  15. FATIGA - BAJO NUMERO DE CICLOS Ciclo de histéresis F & F 07

  16. FATIGA - BAJO NUMERO DE CICLOS Mecanismos de ablandamiento /endurecimiento F & F 07

  17. FATIGA - BAJO NUMERO DE CICLOS También denominado fatiga de alta deformación. Los ensayos se realizan con control de deformación por lo tanto se representan curvas de fatiga ε - N F & F 07

  18. σ a= σ´f . (2Nf)b Δεp/2 = ε΄f . (2Nf)c ε = εe + εp (2Nf)b + ε΄f . (2Nf)c FATIGA - BAJO NUMERO DE CICLOS F & F 07

  19. FATIGA - BAJO NUMERO DE CICLOS Ciclo de histéresis estacionario-comparación con curva monotónica F & F 07

  20. FATIGA - Daño acumulado por diferentes ciclos Existen muchas propuestas de la manera de cuantificar el daño acumulado por ciclos de diferentes amplitudes de tensión/deformación, el mas utilizado en ingeniería es la regla de Miner. n1 cantidad de ciclos a nivel de tensión 1. N1 cantidad de ciclos a rotura a nivel de tensión 1. Desviaciones a la regla: secuencia F & F 07

  21. La curva S-N se esquematizó dividiéndola en dos componentes, uno de iniciación y otro de propagación. La predicción de vida no es conservativa por cuanto las estructuras pueden tener defectos que pueden eliminar la porción de iniciación. MFLE dispone de conceptos aptos para correlacionar el crecimiento da/dN versus rango de factor intensidad de tensiones ΔK FATIGA- CRECIMIENTO DE FISURA POR FATIGA F & F 07

  22. Paris-1960 aplico el principio de similitud K-ΔK y desde entonces tubo gran aceptación. El crecimiento de una fisura esta dado entonces por: Kmax– Kmin= ΔK y además por Kmin/ Kmax=R Luego: da/dN= f (ΔK , R) El número de ciclos para propagar una fisura desde a0 hasta a será: FATIGA - CRECIMIENTO DE FISURA POR FATIGA F & F 07

  23. FATIGA - CRECIMIENTO DE FISURA POR FATIGA F & F 07

  24. FATIGA - CRECIMIENTO DE FISURA POR FATIGA A 533 B1 (Paris) F & F 07

  25. FATIGA - CRECIMIENTO DE FISURA POR FATIGA F & F 07

  26. Barsom evaluó una variedad de materiales llegando a las siguientes expresiones Aceros ferríticos-perlíticos da/dN = 6,9.10-12 (ΔK)3 Aceros martensíticos da/dN = 1,35.10-10(ΔK)2,25 Ac. Inox. Austeníticos da/dN = 5,6.10-12(ΔK)3,25 (da/dN en m/ciclo; ΔK en MPa.m1/2 ) FATIGA - CRECIMIENTO DE FISURA POR FATIGA F & F 07

  27. EFECTO DE LA FRECUENCIA FATIGA - CRECIMIENTO DE FISURA POR CORROSIÓN-FATIGA F & F 07

  28. FATIGA - CRECIMIENTO DE FISURA POR CORROSIÓN-FATIGA F & F 07

  29. Crecimiento de fisura por scc F & F 07

  30. Fractura-Fatiga PROBLEMA: Se tiene una placa de acero SAE 1020, con una fisura de borde a través del espesor de 0,5mm, sujeta a una tensión alternativa de Sa máx= 200MPa y Sa mín= -50MPa. Kc=100MPa m1/2 ; E=207GPa a) Cuantos ciclos son necesarios para que la placa rompa? b) Considerar un error de ±2 en el valor de Kc F & F 07

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