UNIVERSIDAD TECNICA DE AMBATOFacultad de ingeniera en Sistemas, electrnica e Industrial en procesos.

Objetivo:Determinar las caractersticas principales de resistencia por fatiga y prediccin de fallos de un elemento de mquinas para que pueda disearse con seguridad mediante el estudio de los factores que intervienen en estos.Desarrollo:Resistencia a la fatigaEs la capacidad de un material de recibir cargas de fatiga. Ex el valor de esfuerzos que puede resistir un material durante una cantidad dada de ciclos de carga y si la cantidad de ciclos es infinita se llama LIMITE DE FATIGA.

A, B, D Materiales con lmite de fatigaC Metales no ferrosos

Resistencia a la fatiga = 0.50 (resistencia ultima a la tensin)= 0.50 (Su)

Resistencia a la fatiga real o estimada.Cuando las condiciones de operacin reales para una pieza de mquina, son distintas de aquellas para las que se determin resistencia la fatiga, esta se debe reducir respecto al valor consultado. Esto es vlido para, materiales sometidos a esfuerzos de tensin normal, como flexin y tensin axial directa, la resistencia a la fatiga cortante se describe por separado.Procedimiento para estimar la resistencia real a la fatiga (Sn)1. Se especifica el material para la pieza y determina su resistencia ultima de tensin Su mediante la consideracin de su condicin, tal como se usara en servicio.2. Especifique el proceso de manufactura usado para producir la parte, con especial atencin al estado de la superficie en la zona donde los esfuerzos sean mayores.3. Emplear la figura para estimar la resistencia a la fatiga modificada Sn.

4. Aplicar el factor del material Cm de la siguiente lista.

5. Aplicar el factor de tipo de esfuerzo: Cst =1.0 para el esfuerzo flexionante y Cst= 0.80 para la tensin axial.6. Aplicar el factor de confiabilidad Cr de las tablas.

7. Aplicar un factor de tamao Cs, y las tablas como gua.

8. Calculo de la resistencia la fatiga estimada real Sn = Sn (Cm) (Cst) (Cr) (Cs)Sn = resistencia real a la fatiga.Cm= factor del material.Cst= factor de tipo de esfuerzo.Cr= factor de confiabilidad.Cs= factor de tamao.

Acabado superficial.

Las superficies ms speras tienen una mayor probabilidad de que se formen grietas microscpicas que pueden avanzar y causar fallas por fatiga.Deben protegerse las superficies crticas de las partes con carga de fatiga contra golpes, muescas y corrosin, por que reducen la resistencia a la fatiga de forma drstica. Factor de material.

Los materiales forjados se suelen laminar o estirar y en el caso tpico tienen mayor resistencia a los colados, o metales pulverizados debido a que disminuyen su probabilidad de que haya grietas o inclusiones internas.

Factor de tipo de esfuerzo.

Se realiza en pruebas donde se usa una barra cilndrica giratoria sujeta a la flexin repetida e invertida. Donde la parte externa experimenta un esfuerzo mximo y disminuye linealmente hacia el interior.

Factor de confiabilidad.

Pruebas que tienen la resistencia ltima y condicin de superficies adecuadas, en estas pruebas tienen una fiabilidad de 50% por lo que la mitad de las piezas fallaran, de manera que se pueden aplicarse ciertas hiptesis acerca de la forma de distribucin factores de confiabilidad aproximados (CR).

Factor de tamao secciones circulares en flexin giratoria.

Se demuestra que cuando aumenta el dimetro de un espcimen redondo en flexin giratoria, disminuye la resistencia a la fatiga por que la gradiente de esfuerzo asigna mayor proporcin de material a la regin con ms esfuerzo.

Factor de tamao- otras condiciones.

Debido a que el esfuerzo es directamente proporcional al radio se necesitara.

Puede ser aplicada para se3cciones circulares macizas o huecas cuando estn sometidas a flexin rotatoria.

Seccin circular no giratoria sometida a flexin repetida e invertida.

Se determinara el dimetro equivalente.

Seccin rectangular en flexin repetida en invertida.

Otros factores:GrietasTemperaturaPropiedad no uniformes del materialEsfuerzos residuales.- las fallas suelen aparecer en lugares de esfuerzo relativamente grandes Corrosin y factores ambientales.Nitruracin.- Proceso de endurecimiento superficial para el acero de aleacin aumenta la resistencia por fatiga en un 50% ms.

Efecto de la relacin de esfuerzos sobre la resistencia a la fatiga.

Ejemplo:

Prediccin de fallas.Al disear se tiene considerar las diversas y eventuales fallas para evitar que las mismas no sucedan.

Mtodos de prediccin de fallos:

Mtodo del esfuerzo normal mximo para esfuerzo esttico uniaxial en materiales frgiles.Indica que se rompe cuando el esfuerzo normal mximo sea de tensin o compresin es mayor que la resistencia ultima del material. Es aplicado a materiales frgiles ya que estos no ceden y no pueden redistribuir el esfuerzo aumentado.

Mtodo de Mohr modificado para esfuerzo esttico biaxial en materiales frgiles.Cuando se aplica esfuerzos en ms de una misma direccin o se aplican al mismo tiempo esfuerzo normal y esfuerzo cortante es necesario calcular los esfuerzos principales.

Este diagrama nos ayudara a determinar N factores de diseo y se establece la hiptesis que los esfuerzos aumenta proporcionalmente al aumento de cargas.1) Trazar el diagrama de Mohr modificado.2) Graficar los puntos.3) Trazar una lnea de carga desde el origen hasta el punto de carga A y prolongarla hasta la lnea de falla en el diagrama en el punto modificado Af.4) Determinar las distancias OA Y OAf.5) Calcular el factor de diseo N= OAf/OA.6) Tambin las proyecciones de los puntos A y Af sobre los esfuerzos principales se pueden emplear por la relacin de N.Mtodo de esfuerzo de fluencia para esfuerzos estticos uniaxial normales en materiales dctiles.Es posible la falla cuando el esfuerzo real aplicado es mayor que el esfuerzo de fluencia, para caso normal se puede despreciar las concentraciones de esfuerzos para cargas estticas en materiales dctiles.Cuando el esfuerzo local llega a la resistencia de fluencia del material cede en realidad, pero el proceso el esfuerzo se distribuye a otras zonas.

Mtodo de esfuerzo cortante mximo para esfuerzos estticos biaxiales dctiles.Se muestra cuando el esfuerzo cortante mximo en un componente bajo carga es mayor que un espcimen de prueba de tensin cuando se inicia la fluencia. Se lo puede analizar mediante el crculo de Mohr.

Mtodo de la energa de distorsin para esfuerzos estticos biaxiales o triaxiales en materiales dctiles.Se emplea en esfuerzo de von Mises.

Existe falla cuando el esfuerzo von Mises es > Esfuerzo permisible.Se dice que las combinaciones de esfuerzos principales que estn dentro de la elipse son seguras, mientras que las que estn afuera podran causar fallas.

Aqu se puede visualizar que es peligrosos en el segundo y cuarto cuadrante.Forma alterna del esfuerzo de von Mises.

Mtodo de energa de distorsin triaxiales.

Mtodo de Goodman para fatiga bajo esfuerzo fluctuante en materiales dctiles.Esfuerzo fluctuante es cuando se someten a un esfuerzo distinto de cero, las combinacio0nes de esfuerzos medios y de esfuerzo alternativo que estn arriba de la lnea horizontal indican las posibles fallas.

Ecuacin:

Ecuacin de diseo.

Comprobacin por fluencia temprana en el ciclo. Ecuacin de diseo para la lnea de fluencia. Para hallar el factor efectivo de diseo.Mtodo de Gerber para esfuerzo fluctuante en materiales dctiles.Es un estimador mucho ms preciso para determinar las fallas por fatiga.

Ecuacin.

Mtodo de Soderberg para esfuerzo fluctuante en materiales dctiles.

Conclusiones:Los resultados presentados mediante el estudio nos permiten determinar una mejor forma de seleccionar el mtodo que utilizaremos para determinar fallar y calcular de mejor manera la resistencia por fatiga.Bibliografa:Mott, R. L., Snchez, S. S., Fernndez, . H., & Snchez, J. V. (2006).Diseo de elementos de mquinas. Pearson Educacin.2