Vega Carty Giorgio
Lunarejo Solorzano, Luis
Quicaño puma, Luis Ruiz Navarrete Miguel Atilio
2017-l
En el presente informe se realizara un análisis sobre el ensayo de fa tiga al cual será sometido una barra de acero SAE 1020 para verificar la resistencia que presenta este material al ser sometido a una cierta tensión en un numero de ciclos elevados, así como también se calcularan datos cuantitativamente y expresar relaciones entre distintos conceptos.
Analizar el comportamiento de los materiales ante cargas variables. Construir la curva de fatiga de los metales y determinar el esfuerzo crítico. Realizar el procedimiento normalizado para ensayo de fatiga.
La fatiga es un proceso de degeneración de un material sometido a cargas cíclicas de valores por debajo de aquellos que serían capaces de provocar su rotura mediante tracción. Durante dicho proceso se genera una grieta que, si se dan las condiciones adecuadas crecerá hasta producir la rotura de la pieza al aplicar un número de ciclos suficientes.
El comportamiento a fatiga se aproxima pues por una recta en representación logarítmica, llegando a una tensión por debajo de la cual no se produce fallo por fatiga, siendo éste el llamado límite de fatiga. Sin embargo, dicho límite no existe en ciertos materiales y tal es el caso de las aleaciones de aluminio como la que se está estudiando. Sin embargo, para tener en cuenta los distintos factores que influyen en la fatiga, la curva se modifica manteniendo constante el punto cuya vida es de mil ciclos y se modifica el límite de fatiga de acuerdo a ciertos factores.
Como norma general, se debe tener presente que aparecen concentraciones de tensiones en aquellas zonas de las piezas donde existan irregularidades en su geometría (orificios, esquinas entrantes, cambios de sección...), o bien haya presencia de elementos extraños o inclusiones, etc. Pero, por otro lado, es muy habitual diseñar piezas y componentes mecánicos con este tipo de características, es decir, que presenten secciones o geometrías variables, con esquinas entrantes, agujeros, cambios en las secciones rectas de los elementos, etc.
Como ya se ha apuntado, la fatiga supone una reducción de la resistencia mecánica de los materiales cuando actúan cargas cíclicas o fluctuantes. Dependiendo del valor de la tensión Fuente: aplicada, de la http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/objetos/figutut217/fig15t presencia de ut217.jpg entallas, de grietas u otro tipo de irregularidades en la pieza, el número de ciclos necesarios para que se produzca la rotura por fatiga será diferente. En general, la falla por fatiga comienza por la aparición de bandas de deslizamiento que, conforme aumenta el número de ciclos, provoca la aparición de pequeñas fisuras que se dan preferentemente en granos del material próximos a la superficie. No obstante, también puede iniciarse el proceso en pequeños defectos o concentradores de tensión, que son puntos que presentan algún tipo de irregularidad o discontinuidad, como inclusiones, pequeñas grietas, discontinuidades superficiales, etc. Una vez iniciado el proceso, la siguiente fase es la del crecimiento de la grieta, la cual va aumentando progresivamente su tamaño hasta que el área de la sección neta de trabajo de la pieza es tan pequeña que se produce la rotura repentina de la pieza. ơ
ȍ
Límite en resistencia en fatiga ( ơRf ) Forma un nivel horizontal. En los aceros: 35% a 65% del límite de resistencia a la tracción. Puede admitirse:
0,5 =
ơ ơ
ơ = Límite de resistencia en fatiga
En primer lugar se ejecutó el software previamente sincronizado con la maquina encargada de realizar el ensayo de fatiga y colocamos la carga pertinente utilizando un balde con pequeñas esferillas de peso considerable las cuales permitieron que, mientras la maquina giraba a varias revoluciones una parte de esta era movida linealmente hacia el lado posterior para que se produzca la fatiga en la probeta (que estaba fijamente asegurada) y posteriormente esta se rompiera.
1) Equipo de ensayo de fatiga ZWICK/ROELL
Fuente: http://img.directindustry.com/images_di/photo-g/72280-3073347.jpg
2) Software TestXpert V12.0
Fuente: http://img.directindustry.es/images_di/photo-g/15660-3907873.jpg
3) Probeta de Acero 1020
Fuente: http://www.fundicionesgomez.com/WebRoot/StoreES2/Shops/ea7741/4BE1/B97E/A02E/D934/D8CC/D94C/9B 1E/5955/0608000058_UAX_O12x111xO8_foto.JPG
La probeta sufrió los comportamientos que se esperaba debido al esfuerzo de fatiga que se le proporcionó, y culminó con la rotura en base a los fundamentos teóricos. La forma de la probeta con los extremos (que sirven como se basa en estándares normalizados para que pueda realizarse eficientemente la prueba de fatiga en un material. Existe una relación directamente proporcional entre el límite de resistencia a la fatiga con el límite de resistencia a la tracción lo cual nos lleva a deducir que mientras más resistente se torna un material con respecto a la tracción también lo es ante la fatiga. El diseño, tratamiento superficial y endurecimiento superficial son factores que pueden intervenir en la resistencia a la fatiga en un material.
Un ensayo de fatiga es fundamental para verificar la resistencia de un material cuando es sometido ante cargas dinámicas cíclicas. Se analizó el comportamiento de los materiales ante cargas variables. Se construyó la curva de fatiga de los metales con respecto a los datos obtenidos y se determinó su esfuerzo máximo. Se realizó exitosamente el procedimiento normalizado para ensayo de fatiga.
Es necesario conocer este tipo de ensayo para posteriormente aplicarlo en el área laboral, para poder determinar cuál es el comportamiento del material a ser utilizado en reparaciones de las aeronaves. Es necesario conocer las características de los materiales, para posteriormente seleccionar los materiales que van a ser necesarios para una reparación; como es el caso del fuselaje de la aeronave al momento de que ocurra la sustentación.
El esfuerzo es un medio conveniente para definir el límite de validez de la ecuación de Euler, es útil expresar la ecuación en términos del esfuerzo, en lugar de en términos de la carga.
Dependiendo del tipo de material, si resulta ser una material dúctil y altamente resistente jamás fallara ante fatiga por bajas cargas que se le apliquen es decir tendrá vida infinita. Límite de la fatiga sin corregir:
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Valor de la tensión por debajo de la cual la duración de la probeta es infinita, es decir, no se romperá nunca a no ser que se modifique el esfuerzo.
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Para el caso de los aceros se puede suponer con muy buena aproximación que el límite de fatiga a vida infinita (N=106 ciclos) se puede expresar como: S'n = 0,5·Su
Se denominan a tensiones bajo esfuerzos combinados:
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Considerando que varias componentes del tensor de tensiones actúan simultáneamente, se utilizan las tensiones equivalentes de Von Mises para introducirlas en el criterio de Goodman:
La comprobación de límite elástico para ver si hay fluencia se realiza para la tensión equivalente máxima (incluyendo componentes medias y alternadas) correspondiente a la combinación de tensiones más desfavorable.
FATIGA: Recuperado de: http://www.imem.unavarra.es/EMyV/pdfdoc/elemaq/emtransparencias_fatiga.pdf FATIGA: Recuperado de: http://ingemecanica.com/t utorialsemanal/tutorialn217.html FATIGA: Recuperado de: http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/4089/fichero/4.pdf