informe finl de fatiga final

8/20/2019 Informe Finl de FATIGA Final

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FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL - UNASAM RESISTENCIA DEMATERIALES

UNIVERSIDAD NACIONAL

“SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

INFORME FINAL

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

FATIGA DE LOS MATERIALES

EQUIPO DE INVESTIGACIÓN

PEREZ FLORES WALTER CESAR

CURSO

RESISTENCIA DE MATERIALES

DOCENTE

ING. DAVID MINAYA HUERTA

HUARAZ-PERU

ENERO 2015



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ÍNDICE

RESUMEN

ABSTRACT1. INTRODUCCIÓN

2. EL PLANTEAMIENTO DE INVESTIGACIÓN

2.1 P!"#$!%&$"#' ($ P)'*$%!2.2 F')%+!,&" ($ P)'*$%!2. /+#&,!,&" ($ ! I"$#&3!,&"2.4 O*$#&'

2.4.1 O*$#&' G$"$)!

2.4.2 O*$#&' E6$,7,'. HIPÓTESIS

.1 H&6#$&4. MARCO TEÓRICO

5. METODOLOGÍA

5.1 T&6' 8 (&$9' ($ &"$#&3!,&"5.2 P'*!,&" 8 M+$#)!5. P!" ($ )$,'$,,&" ($ ! &":')%!,&"

5.4 I"#)+%$"#' ($ )$,'$,,&" ($ &":')%!,&"5.5 P!" ($ 6)',$!%&$"#' 8 !";&& $#!(7#&,' ($ !&":')%!,&"

5.< C'"#)!#!,&" ($ ! =&6#$&

. DISCUSIÓN

?. CONCLUSIONES

@. RECOMENDACIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

ANEO



3/34


RESUMEN

L! :!#&3! ($ %!#$)&! ,'"&#$ $" $ ($3!#$ 8 6'#$)&') )+6#+)! ($+" '*$#' ,'"#)+&(' 6') $ $) =+%!"'. L! :!#&3! ($ %!#$)&!#&$"$ +$ $) %; +$ "!(! ,'" '*$#' ' ,+!$ '6')#!",!)3!. Y "' )$:$)&%' ! #'(' ' '*$#' ,'"#)+&(' 6') $='%*)$ (&$9!(' 6!)! '6')#!) 6$'.

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P') ,&$"#' ($ !9' ! :!#&3! ($ %!#$)&! "' :+$ +"! 6)$',+6!,&"

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

!+$! 6$+$9! 3)&$#! $ ! !%6&!"(' ! )$#' ($ %!#$)&!. E$" (&$)! ',!&'"$ +$ $" J#$ 6!' $ '3)! ($#$,#!) ! :!#&3!($ %!#$)&!. C'" ' ,+! $ '3)!" !!) (&$)! &(!. Y! +$ ($"' $) !7 $); %+8 #!)($. P') K#&%' 8 ,'%' ($$"!,$ '*&' %;*&$" ,'%' ! ,)"&,! ($ +"! %+$)#$ !"+",&!(! $ %!#$)&! $:!#&3! 8 $ )'%6$.



4/34


ABSTRACT

The main purpose of this study was to measure the level of satisfation of wor!ers

at wor! and the level of ompliane with the "#$# standard %&asi personal

protetive e'uipment()* For whih the followin" instruments for data olletion was

developed* sheet and survey of wor!ers in ivil onstrution( Throu"h statistial

proesses used to o&tain reahed the level of ompliane with "#$# standard with

a value of +#,* plus we "ot the level of satisfation with the implementation havin"

a value of



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I. INTRODUCCIÓN

El presente informe tiene omo finalidad ver en 'u- asos se da la fati"a de

los materiales por e.emplo #!"#' $ !";&& ($ $:+$)' ,'%' $ (&$9'($ $$%$"#' '%$#&(' ! ,!)3! $#;#&,! $ ($,&) ,!)3! +$ "'!)7!" $" $ #&$%6'. S&" $%*!)3' $ ,'%6')#!%&$"#' ($ ! 6&$!,+!"(' $#;" '%$#&(! ! ,!)3! !)&!*$ $" $ #&$%6' $,'%6$#!%$"#$ (&:$)$"#$ 8 6') $' $ "$,$!)&' =!,$) $ $#+(&' ($(&,=' ,'%6')#!%&$"#' ($ #! %!"$)! +$ ' $$%$"#' (&$9!('

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II. EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

2.1Planta!"nt# $l P%#&l!a

S!*$%' +$ %+,=' ($ ' 6)':$&'"!$ "' #'%!" $"

,'"&($)!,&" $#$ :$"%$"' +$ $ (! $" ' %!#$)&!$ ' ,+!&%6&,! +$ ($6+J ($ +" #&$%6' $ )'#+)!)! ! $#)+,#+)! '#)'($ ' 6)'*$%! ($ $#$ #$%! $ +$ "' $&#$" #$')7! +$ #$6$)%!" 6)$($,&) ,+;"(' $ )'#+)!)! $ %!#$)&! ,'" 6)$,&&" '+$ &%6&,! +$ $ 6+$($ (!) $" ,+!+&$) %'%$"#' 6$)' ! 6$!)($ #'(' $ 6+$($" #'%!) 6)$,!+,&'"$ ,'" +" ,'"',&%&$"#'!($,+!('.

2.2'#%!(la)"*n $l P%#&l!a

C+;$ '" ,'",$6#' 8 #$')7! +$ )&3$" ! ! :!#&3! $" !&"3$"&$)7!

C'%' ($#$)%&"!) ! ,!)!,#$)7#&,! ,!+! 8,'"$,+$",&! ($ ! )'#+)! 6') :!#&3!

2.+,(-t"")a)"*n

T$"$) ' ,'"',&%&$"#' ($ 6)$$"#$ #$%! $ ($ +%!&%6')#!",&! 6!)! "+$#)! ,!))$)! 6')+$ $ +" :$"%$"' +$ $(! $" #'(' #&6' ($ %!#$)&!$ +$ $ $#; +!"(' 6!)! ,!)3!%$,;"&,!. S& $ #&$"$ $ ,'"',&%&$"#' !($,+!(' ($ $#$:$"%$"' $ 6+$($" #'%!) !3+"! %$(&(! $" $ %'%$"#' ($ !,'"#)+,,&" 8 !7 6)$$"&) :+#+)' !,,&($"#$.



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2./ OB,ETIVOS

2./.1 O&0t"# Gn%al

Entender los oneptos de esfuer/oLimite* resistenia a la fati"a* y la urvaesfuer/o0n1mero de ilos %S02)

2./.2 O&0t"#- E-)3")#-

3onoer las Superfiies de fratura en fati"aDeterminar "r4fiamente los l5mites de fati"a en funi6n de resistenias

+. 4IPÓTESIS

Los prinipales oneptos 'ue se re'uiere para definir la fati"a es tener enuenta las propiedades de los materiales donde las deformaiones de las

varia&les en al"1n punto o puntos y 'ue produe "rietas o la fratura ompleta

tras un n1mero de flutuaiones

+.1Va%"a&l-

Va%"a&l $n$"nt(0 los ilos de repetii6n de la ar"a para el da7odel material

Va%"a&lIn$n$"nt.5 evaluaion del limite del momento en 'ue la"rieta se hae ritio y la pie/a no es apa/ de

soportar el nivel de rotura inminente(

/. MARCO TEÓRICO

/.1DE'INICIÓNON DE 'ATIGA

En la arrera de in"enier5a ivil y* en espeial* la at"6a $ !at%"al- serefiere un fen6meno por el ual se rotura el materiales &a.o ar"as

din4mias 5lias se produe ante ar"as inferiores a las ar"as est4tias

'ue produir5an la rotura( 8n e.emplo de ello se tiene en un alam&refle9ion4ndolo repetidamente se rompe on failidad* pero la fuer/a 'ue hay

'ue haer para romperlo en una sola fle9i6n es muy "rande( La fati"a es

una forma de rotura 'ue ourre en estruturas sometidas a tensiones

din4mias y flutuantes %puentes* autom6viles* aviones* et()( Su prinipal

peli"ro es 'ue puede ourrir a una tensi6n menor 'ue la resistenia a


http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Puentehttp://es.wikipedia.org/wiki/Autom%C3%B3vileshttp://es.wikipedia.org/wiki/Avioneshttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_a_tracci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Puentehttp://es.wikipedia.org/wiki/Autom%C3%B3vileshttp://es.wikipedia.org/wiki/Avioneshttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_a_tracci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa


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trai6n o el l5mite el4stio para una ar"a est4tia* y apareer sin previo

aviso* ausando roturas atastr6fias( Es un fen6meno muy importante* ya

'ue es la primera ausa de rotura de los materiales met4lios

%apro9imadamente el :#,)* aun'ue tam&i-n est4 presente en pol5meros

%pl4stios* omposites)* y en er4mias(

/.2ANÁLISIS DEL ORIGEN DELAS FALLAS POR FATIGA

P)&%$)' "' ',+6!)$%' ($ (!9' !%!#$)&! +$ )$+#! '' ($ ! )$6$#&,&" ($ ! ,!)3!. E#+(&!)$%'6)&%$)' ' $:$,#' ($ ! :!#&3! &%6$. C+!"(' =!8!%' $"#$"(&(' +%$,!"&%' ' $:$,#' ($ ,'",$"#)!,&" ($ #$"&'"$ 8 ($:')%!,&'"$6;#&,! 6+$($" $) $#+(&!(' ,'%' $#$"&" ($ $#' %$,!"&%'.L! %!8')7! ($ ! +)! ($ :!#&3! ,'%&$"!" $" (&,'"#&"+&(!($&&*$ +$ !,#K!" ,'%' %+#&6&,!(')$ ($ #$"&'"$.

1) Nucleación ,%' $ ')&3&"! ! +)!.

L! +)! $ ')&3&"!" ($*&('

! $"(+)$,&%&$"#' 6)'(+,&('$" ! )$3&'"$ ('"($ =!=!*&(' +$",&!. S!*$%' +$$" %$#!$ 6'&,)&#!&"''%$#&(' ! #$"&" &%6$!3+"' ,)&#!$ &$%6)$$#!);" ')&$"#!(' ($ #!:')%! +$ ($&!);":;,&%$"#$ L! "+,$!,&" $

6)'(+,$ ! 6!)#&) $#! +$",&!!#!%$"#$ ',!&!(!.


http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_a_tracci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_el%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cer%C3%A1mica_t%C3%A9cnicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_a_tracci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_el%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cer%C3%A1mica_t%C3%A9cnica


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"' '*)$6!! $ 7%$ $;#&,'. S& $ %!#$)&! $ ,!)3! '' +"! $ $#$$:$,#' $ ,'%6$#!%$"#$ &"&3"&,!"#$. P$)' & ! ,!)3! $ )$6$ ,!(!)$6$#&,&" 6)'(+,$ +"! +$",&! ',!&!(! !(&,&'"! +$ $$"#+!%$"#$)$+#! $" ! :')%!,&" ($ +)! ($ :!#&3! $" ! )$3&'"$ $" +$",&!.E 6)',$' $ $ &3+&$"#$ +" ,)&#! (J*& $#; )'($!(' $"#$)!%$"#$ 6'),)&#!$ %; :+$)#$ +$ $ ')&$"#!" ($ :')%! #! +$ 6$)%!"$,$",'%6$#!%$"#$ $;#&,' ! ! #$"&" %; !#! +$ ',+))$ (+)!"#$ $6)',$' ($ ,!)3!. A %$(&(! +$ ! #$"&" +*$ ! + %;&%' (+)!"#$ $6)&%$) ,+!)#' ($ ,&,' $ ,)&#! (J*& A +8$ +"! ,!"#&(!( 6$+$9!.D+)!"#$ ! +$",&! ! #$"&" $" A !+%$"#! %+,=' %; $"#!%$"#$ +$! #$"&" #'#!.



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) P!"#a$ación% c!eci&ien'" (e la *u!a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/.+ La -(%")" $ la %a)t(%a7 tiene dos /onas arater5stias

a) Zona Lisa

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13/34


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&) Zona Rugosa

A6!)$,$ ! )'%6$) ! 6&$! 6') (&%&"+,&" ($ ! $,,&" $:$,#&! !"!!"#$ $ %&%' !') ($ ,!)3! !,#+!"#$. L! )'#+)! "! ,'"#)!)&!%$"#$ !

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/.+Ca%6a- 8( #%"6"nan 'at"6a.El tipo m4s simple; de ar"a repetida es una tensi6n alternada %las

tensiones de fle9i6n en un e.e rotativo var5an de esta manera)( La amplitud



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de tensi6n es i"ual a la tensi6n m49ima* y la tensi6n media o promedio es

ero(8na pie/a 'ue es deformada alternativamente so&re ada lado de su

onfi"urai6n de e'uili&rio* est4 tam&i-n su.eta a tensi6n simple alternada(

a&itualmente en la superfiie se enuentran /onas on altas ar"asalternadas 'ue produen deformaiones pl4stias en los "ranos pr69imos ala superfiie( Esta deformai6n se loali/a en &andas persistentes dedesli/amiento( 3uando un "rano* situado en la superfiie* deforma* se"enera un esal6n en la superfiie* 'ue inmediatamente se o9ida( 8na ve/o9idada la superfiie del esal6n* resulta imposi&le invertir la deformai6nen ese plano(

La deformai6n en sentido ontrario de&er4 aonteer en otro plano*'ue o&viamente forma otro esal6n 'ue se o9ida y se suprime la

deformai6n en este nuevo plano( La repetii6n de este ilo dedeformai6n* o9idai6n y &lo'ueo aa&a por formar protu&eranias oentrantes en la superfiie ori"inal del s6lido* 'ue onentran tensiones( Lasituai6n se a"rava y termina por apareer una miro"rieta a partir de estosdefetos superfiiales 'ue se propa"a a lo lar"o de las &andas persistentesde desli/amiento %formando ?$@ on la direi6n de la trai6n)(



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Aun'ue la nomenlatura resulte al"o onfusa* esta "rieta presentamodo mi9to; I y II(

En este estadio* la miro"rieta tiene muha difiultad para atravesar

los &ordes de "rano y* a menudo* la miro"rieta s6lo onsi"ue pro"resar enun "rano y ah5 se detiene( Si la ar"a es al"o m4s alta o on sufiienten1mero de ilos reiniia la propa"ai6n en el "rano ad.unto(

/.9.2 E-ta$"# II A medida 'ue ree la "rieta* pronto desu&re 'ue su direi6n de

reimiento no es 6ptima y 'ue supropa"ai6n re'uiere un menor tra&a.o si seorienta perpendiular al ampo trativo%modo I)( >a&itualmente la reorientai6n de la"rieta ourre uando la miro"rieta haatravesado unos poos "ranos en elmaterial( A partir de este momento su propa"ai6n es esta&le y se a.usta auna ley potenial en el fator de intensidad de tensiones* de auerdo on laley emp5ria 'ue propusieron Pa%"- : E%$#6an 1;


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9. 'ATIGA EN GRIETAS LARGASSi partimos de una "rieta lar"a %de muhos "ranos de tama7o) y

medimos la veloidad de propa"ai6n en funi6n del ran"o del fator detensiones apliado* Tam&i-n podemos distin"uir tres /onas( Los estadios II y

III son seme.antes a los e9pliados antes %la "rieta ya era lar"a)( El estadio Ies distinto( La "rieta* aun'ue sea lar"a* tiene veloidades menores 'ue las'ue orresponder5an a la euai6n de Caris y Erdo"an %0)( Si el ran"opara el fator de intensidad de tensiones es muy pe'ue7o* lle"a unmomento en 'ue la "rieta ya no ree( A este valor* para el 'ue una "rietalar"a no ree* se le denomina (!&%al $ at"6a7 K t> %threshold ) 'uedepender4 del material* medio am&iente y la propori6n entre la ar"am49ima y m5nima en el ilo(

8na estimai6n apro9imada del um&ral de fati"a de&ida a Liaw %:)

es;

K E th < H # $

'ue funiona &ien en los aeros %E < J## GCa) y aleaiones de M" %E < ? GCa)(

El um&ral de fati"a se de&e a un fen6meno onoido omo )"%% $la 6%"ta( El&er %:+#) o&serv6 en varias pro&etas de fati"a 'ue lafle9i&ilidad de una pro&eta a"rietada tiene un omportamiento an6malouando la ar"a es pr69ima a ero( 3on "randes ar"as* la fle9i&ilidadonuerda on las f6rmulas 'ue se o&tienen para una pro&eta a"rietada*pero a ar"a &a.as* la fle9i&ilidad se apro9ima a la de una pro&eta sin "rieta(El&er lo atri&uy6 al ontato entre las superfiies de la "rieta a ar"as &a.aspero mayores 'ue ero(

Si las ar"as en el ilo son pe'ue7as* on la ar"a m49ima la "rietano lle"a a a&rirse* en onseuenia* no ree( Las ausas m4s freuentes'ue Kal/an las "rietas son; la formai6n de 69idos* la ru"osidad de lassuperfiies de la "rieta y las tensiones residuales induidas en la /onapl4stia al frente de la "rieta(

En el momento en el 'ue una "rieta se ierra* se reupera %al menosen parte) la posi&ilidad de transmitir tensiones a trav-s de la "rieta(Desaparee la sin"ularidad de tensiones en su punta %K I< #) y el s6lido seomporta i"ual 'ue si no tuviera "rieta(



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Supon"amos 'ue se han formado 69idos so&re la superfiie de la"rieta y 'ue la "rieta no se a&re hasta alan/ar un fator de intensidad detensiones K op ( En funi6n de su posii6n relativa on respeto a K m5n y K m49 * en el ilo tendremos los ran"os efetivos de K eff


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Estas tensiones se reali/an en la m4'uina de fati"a de MOORErepresentada por;

( Representado es'uem4tiamente por una onda senoidal del

tiempo* en la 'ue la amplitud es sim-tria y var5a de un valor m49imo a un m5nimo i"ual a la tensi6n apliada( Se denomina)")l# $ )a%6a "n%t"$a(

J( Denominado )")l# $ )a%6a %t"$a* los m49imos y m5nimosson asim-trios on respeto al nivel ero de ar"a(

( Aleatorio; el nivel de tensi6n puede variar al a/ar en amplitud yfreuenia(

Cor lo 'ue las tensiones y por lo tanto las deformaiones var5an onrespeto al tiempo donde los par4metros laves son la semiamplitudσ

a y la tensi6n mediaσ

m

D'"($ ! '&,!,&'"$ ,&,&,! '" ESPECTRO REAL DE CARGASCARGAS SINUSOIDAL


http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_senoidalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_senoidal


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En aso "eneral se eval1a la funi6n senoidal* para este an4lisis donde

los par4metros &4sios es un espetro de ar"as simples(

La amplitud de la tensi6n var5a alrededor de un

valor medio* el promedio de las tensiones m49ima

y m5nima en ada ilo;

El intervalo de tensiones es la diferenia entre

tensi6n m49ima y m5nima(

La amplitud de tensi6n es la mitad del intervalo

de tensiones(

El oiente de tensiones R es el oiente entre lasamplitudes m5nima y m49ima(

Cor onveni6n* los esfuer/os a trai6n son positivos y los deompresi6n son ne"ativos( Cara el aso de un ilo on inversi6n

ompleta de ar"a* el valor de R es i"ual a 0 de auerdo a la soliitai6n5lia si"uiente;



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VIII. CURVA S5NEstas urvas se o&tienen a trav-s de una serie de ensayos donde una

pro&eta del material se somete a tensiones 5lias on una amplitud

m49ima relativamente "rande %apro9imadamente JB de la resistenia

est4tia a trai6n)( Se uentan los ilos hasta rotura( Este

proedimiento se repite en otras pro&etas a amplitudes m49imas

dereientes(

Los resultados se representan en un

dia"rama de tensi6n* S* frente al lo"aritmo del

n1mero 2 de ilos hasta la rotura para ada una

de las pro&etas( Los valores de S se toman

normalmente omo amplitudes de la tensi6n

(

Donde al aumentar la ar"a la

"r4fia tiende a ser hori/ontal a esta

altura se enuentra el l5mite de Resistenia a la fati"a en Aeros y

al"unas aleaiones de Titanio( Cor de&a.o de este valor no ourrir4

falla por fati"a(

Se pueden o&tener dos tipos de urvas S02( A mayor tensi6n* menor

n1mero de ilos hasta rotura( En al"unas aleaiones f-rreas y enaleaiones de titanio* la urva S02 se hae hori/ontal para valores

"randes de 2* es deir* e9iste una tensi6n l5mite* denominada l5mite

de fati"a* por de&a.o del ual la rotura por fati"a no ourrir4(


http://es.wikipedia.org/wiki/Probetahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tracci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_de_fatigahttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_de_fatigahttp://es.wikipedia.org/wiki/Probetahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tracci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_de_fatigahttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_de_fatiga


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Suele deirse* de manera muy

superfiial* 'ue muhas de las

aleaiones no f-rreas %aluminio*

o&re* ma"nesio* et() no tienen un

l5mite de fati"a* dado 'ue la urva

S02 ontin1a dereiendo al

aumentar 2( Se"1n esto* la rotura

por fati"a ourrir4

independientemente de la ma"nitud

de la tensi6n m49ima apliada* y

por tanto* para estos materiales* la respuesta a fati"a se espeifiar5a

mediante la resistenia a la fati"a 'ue se define omo el nivel de

tensi6n 'ue produe la rotura despu-s de un determinado n1mero de

ilos( Sin em&ar"o* esto no es e9ato; es in"enuo reer 'ue un

material se romper4 al a&o de tantos ilos* no importa u4n

rid5ulamente pe'ue7a sea la tensi6n presente(

Todo material ristalino presenta un l5mite de fati"a( Ourre 'ue para

materiales omo la mayor5a de los f-rrios* diho l5mite suele situarse

en el entorno del mill6n de ilos %para ensayos de pro&eta rotatoria)*

omo el aluminio* se da inluso para tensiones muy y aparee a ilos

muy elevados %en el aluminio puede alan/ar los mil millones de

ilos= en el titanio pueden ser* se"1n aleaiones* ien millones de

ilos o inluso* e9epionalmente el &ill6n de ilos)( 3omo en

"eneral no se dise7an m4'uinas ni elementos de manera 'ue las

m49imas tensiones sean de #*0#*J vees el l5mite el4stio del

material* pues en ese aso se estar5an desaprovehando &uena parte

de las apaidades me4nias del material* y omo tampoo se suele

dise7ar asumiendo valores de vida por enima del mill6n de ilos* en

la pr4tia este tipo de materiales no van a poder presentar su l5mite

de fati"a* aun'ue s5 lo tienen(

Estos tipos de relaiones no previstas para un material se anali/an de

las urvas S02 de Nhler* 'ue fueron one&idas en el si"lo I para

los aeros( Al ampliarse el tipo de materiales met4lios usuales en

in"enier5a* los mismos oneptos y las mismas urvas se trasladaron

a otros metales uyo omportamiento a fati"a es esenialmente


http://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_de_fatigahttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_de_fatigahttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero


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diferente %de heho* es una arater5stia propia de la fati"a la "ran

varia&ilidad de omportamientos 'ue presenta en los distintos tipos de

materiales)( P omo 'uiera 'ue

el aero ha sido y es la piedra

an"ular de la in"enier5a*

interesa&a omparar las

propiedades de los dem4s

metales on respeto al mismo;

es y era om1n 'ue* al ensayar

materiales* los ensayos se

suspendieran una ve/ superado

el mill6n de ilos* onsiderando

'ue no interesa&a arateri/ar

materiales por enima de ese

l5mite temporal(

Otro par4metro importante 'ue arateri/a el omportamiento a fati"a

de un material es la vida a fati"a 2 f ( Es el n1mero de ilos para

produir una rotura a un nivel espeifiado de tensiones(

Adem4s* el onoimiento del omportamiento a fati"a no es i"ual en

todos los materiales; el material me.or onoido* m4s ensayado y m4s

fia&le en uanto a prediiones a fati"a es la familia de los aeros( Deotros materiales met4lios de uso om1n omo el aluminio* el titanio*

aleaiones de o&re* n5'uel* ma"nesio o romo* se dispone de menos

informai6n %dereiente -sta on la novedad de la aleai6n)* aun'ue

la forma de los riterios de 4lulo a fati"a y de las urvas S02 paree

re"ular* y es pareida a la de los de los aeros* y se onsidera 'ue su

fia&ilidad es alta( Cara materiales er4mios* por el ontrario* se

dispone de muy poa informai6n* y de heho* el estudio de la fati"a

en ellos y en pol5meros y materiales ompuestos es un tema de

andente investi"ai6n atual(

En todo aso* e9iste una diferenia nota&le entre la teor5a y la

realidad( Esto ondue a inertidum&res si"nifiativas en el dise7o

uando la vida a fati"a o el l5mite de fati"a son onsiderados( La

dispersi6n en los resultados es una onseuenia de la sensi&ilidad


http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Materiales_compuestoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Materiales_compuestos


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de la fati"a a varios par4metros del ensayo y del material 'ue son

imposi&les de ontrolar de forma preisa( Estos par4metros inluyen

la fa&riai6n de las pro&etas y la preparai6n de las superfiies*

varia&les metal1r"ias* alineamiento de la pro&eta en el e'uipo de

ensayos* tensi6n media y freuenia de ar"a del ensayo(

QII(I DIAGRAMA DE @4LERLas urvas de Nhler est4n determinadas usualmente en un intervalo deapro9imadamente #$0# ilos( S6lo para al"unas apliaionesespeiales se utili/a la resistenia a la fati"a para ensayos de menos de #?ilos( >ay al"unos materiales para los 'ue la falla ourre muy rara ve/despu-s de ensayos de m4s de un mill6n de ilos* inluso si los ensayosse prolon"an a # o m4s ilos(

El dia"rama de Nhler presenta una l5nea inlinada* en la ual las pro&etasse rompen* y otra hori/ontal por de&a.o de la ual las pro&etas no serompen( La soliitai6n a la ual la urva es hori/ontal se onoe omol5mite de fati"a(La urva de Nhler para un aero suave laminado en frio*para el ual el l5mite de fati"a es de apro9imadamente :*$ tonBpul"J %#J2BmmJ)( Ello implia* omo ya se di.o* 'ue una pro&eta de ese materialsometida a un esfuer/o por de&a.o de ese valor* podr5a "irar indefinidamente sin fallar por fati"a* o lo 'ue es lo mismo* tendr5a vidainfinita(

Leyes de Nhler %$J)* tras ensayos so&re aeros y fundiiones;

Las pie/as met4lias pueden romperse &a.o esfuer/os unitariosinferiores a su ar"a de rotura* e inluso a su l5mite el4stio* si elesfuer/o se repite un n1mero sufiiente de vees(

La rotura no tiene lu"ar* ual'uiera 'ue sea el n1mero desoliitaiones* si la diferenia entre el esfuer/o m49imo y m5nimo esinferior a ierto valor l5mite* funi6n del esfuer/o medio(

DIAGRAMA S5N O CURVAS DE @O4LER



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Es importante menionar 'ue 2o todos los materiales presentan l5mitede fati"a;


La urva de

wohler para

al"unos aerosde &a.a aleai6n

laminados en frio

y para al"unas

aleaiones de

aluminio(

La urva de

wohler para

diversos

aeros de

alta aleai6n

La urva de

wohler para

diversas

aleaiones

de aluminio


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VIII. VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN3omo se ha anali/ado la etapa de propa"ai6n a&ara la mayor parte de la

durai6n del proeso fati"a y se e9tiende desde el momento en 'ue se

produ.o el endureimiento por deformai6n "enerali/ada %aritud total) hasta

la formai6n de una "rieta visi&le(

En el a7o : Caris* G6me/ y Anderson propusieron una ley emp5ria'ue* utili/ando oneptos de la me4nia lineal de la fratura* unifia&a

todos los datos e9perimentales de reimiento de "rietas por fati"a*

desritos solo parialmente por las leyes de reimientos anteriores(

Esta ley* onoida universalmente omo “ecuación de Paris”

Los resultados de los estudios de fati"a han mostrado 'ue la vida de

un omponente estrutural puede relaionarse on la veloidad de

reimiento de la "rieta( La veloidad de propa"ai6n de la "rieta es

una funi6n del nivel de tensi6n y de la amplitud de la misma(

D6nde;

• A y ! son onstantes para un determinado material

•

• Fator de intensidad de tensiones

•

• pendiente de la urva de veloidad de reimiento



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ALGUNO VALORES PARA “A” Y “!”

En la ta&la el valor de A es la onstante 3a y 3a

J

Donde la variai6n del fator de influenia est4 dada por;

O &ien

Desarrollando estas e9presiones a partir de "r4fias "eneradas por

ellas mismas* se puede lle"ar a la si"uiente euai6n;

Fator de intensidad de tensiones para la apertura de la "rieta* ep* y

definii6n del ran"o efetivo de intensidad* ∆ eff (

D6nde;



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• 21mero de ilos hasta rotura

• Y Car4metro independiente de la lon"itud de la "rieta

• ! y A Si"uen siendo par4metros definidos por el material

• Es la lon"itud r5tia de la "rieta

• Lon"itud de "rieta iniial

La ual se puede alular por;

D6nde;

• Es la tenaidad de fratura de deformaiones planas(

Efecto de la relación de las cargas de fluencia R=Kmin/Kmax, sobre la velocidad de

crecimiento de grietas suponiendo un Kop=1!"a √ m



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!odelo del a#o 1$%%dise#ado por laird, crecimiento de una grieta por enromamiento

plastico

;. 'ACTORES UE INTERVIENENSon diversos los fatores 'ue intervienen en un proeso de rotura por fati"a

aparte de las tensiones apliadas(

A( Dise7o

( M-todo de apliai6n de ar"as

3( Geometr5a y ondiiones superfiiales

D( Tratamiento superfiial

E( Endureimiento superfiia

A. D"-#El dise7o tiene una influenia "rande en la rotura por fati"a( 3ual'uier

disontinuidad "eom-tria at1a omo onentradora de tensiones y es por donde

puede nulear la "rieta de fati"a( 3uanto m4s "rande es la disontinuidad* m4s

severa es la onentrai6n de tensiones(



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La pro&a&ilidad de rotura por fati"a puede ser reduida evitando estasirre"ularidades estruturales* o sea* reali/ando modifiaiones en el dise7o*eliminando am&ios &rusos en el ontorno 'ue ondu/an a antos vivos* por e.emplo* teniendo superfiies redondeadas on radios de urvatura "randes

B. Mt#$# $ al")a)"*n $ )a%6a- trai6n0ompresi6n; estado unia9ial de esfuer/os uniformemente distri&uidos

fle9i6n rotatoria; estado de esfuer/os normales i"ual 'ue en trai6n

ompresi6n pero distri&uidos diferentemente( Torsi6n; estado &ia9ial de esfuer/os(

C. G#!t%3a : )#n$")"#n- -(%")"al-

Los efetos "eom-trios y superfiiales 'ue tienen una "ran influenia so&re laresistenia a fati"a de los materiales son;

Tama7o

Forma de la sei6n

Orientai6n de las fi&ras

Cresenia de a"u.eros* es'uinas* ortes(

Aa&ado superfiial

D. T%ata!"nt#- -(%")"al-

En las operaiones de meani/ado* se produen pe'ue7as rayas y suros

en la superfiie de las pie/as por ai6n del orte( Estas maras limitan la vida a

fati"a pues son pe'ue7as "rietas las uales son muho m4s f4iles de aumentar(

Me.orando el aa&ado superfiial mediante pulido aumenta la vida ontra la fati"a(

8no de los m-todos m4s efetivos de aumentar el rendimiento es mediante

esfuer/os residuales de ompresi6n dentro de una apa del"ada superfiial(



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3ual'uier tensi6n e9terna de trai6n es parialmente ontrarrestada y

reduida en ma"nitud por el esfuer/o residual de ompresi6n( El efeto neto es

'ue la pro&a&ilidad de nuleai6n de la "rieta* y por tanto de rotura por fati"a se

redue(

Este proeso se llama U"ranalladoV o Uperdi"onadoV( Cart5ulas pe'ue7as

y duras on di4metros del intervalo de #* a *# mm son lan/ados a altas

veloidades so&re la superfiie a tratar(

Tipos de tratamientos superfiiales O MEWOR LLAMDOS Endureimiento

superfiial;

Es una t-nia por la ual se aumenta tanto la dure/a superfiial omo la

vida a fati"a de los aeros aleados( Esto se lleva a a&o mediante proesos de

ar&urai6n y nitrurai6n* en los uales un omponente es e9puesto a unaatm6sfera ria en ar&ono o en nitr6"eno a temperaturas elevadas( 8na apa

superfiial ria en ar&ono en nitr6"eno es introduida por difusi6n at6mia a partir

de la fase "aseosa( Esta apa es normalmente de mm de profundidad y es m4s

dura 'ue el material del n1leo( La me.ora en las propiedades de fati"a proviene

del aumento de dure/a dentro de la apa* as5 omo de las tensiones residuales de

ompresi6n 'ue se ori"inan en el proeso de ementai6n y nitrurai6n(

3ar&uri/ai6n

Este tratamiento termo'u5mio se reali/a en una atm6sfera endot-rmia m4s un

"as de enri'ueimiento* para o&tener un potenial de ar&ono sufiiente* apa/ de

enri'ueer la apa de porenta.e de ar&ono y el tiempo neesario para o&tener la

profundidad de apa deseada* templando en aeite para endureer la apa y el

n1leo de la pie/a

2itrurai6n

a nitrurai6n es un tratamiento termio 'ue se le da al aero( El proeso modifia

su omposii6n a7adiendo nitr6"eno mientras es alentado( El resultado es un

inremento de la dure/a superfiial de las pie/as(

Entre las t-nias de fa&riai6n 'ue produen esfuer/os residuales 'ue

reduen la vida por fati"a de los materiales se enuentran(


http://es.wikipedia.org/wiki/Durezahttp://es.wikipedia.org/wiki/Durezahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Aceros_aleados&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Difusi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Durezahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Aceros_aleados&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Difusi%C3%B3n


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3romado o 2i'uelado0 Esf( de tensi6n

Aeros tratados t-rmiamente 0 Dear&urai6n

Soldadura0Esf( de tensi6n

1=. IN'LUENCIA DEL MEDIOEl medio puede afetar el omportamiento a fati"a de los materiales( >ay

dos tipos de fati"a por el medio; at"6a t%!")a y at"6a )#n )#%%#-"*n(

1=.1. 'at"6a t%!")aLa fati"a t-rmia suede normalmente a temperaturas elevadas de&ido a

tensiones t-rmias flutuantes= no es neesario 'ue est-n presentes tensiones

me4nias de ori"en e9terno( La ausa de estas tensiones t-rmias es la

restrii6n a la dilatai6n y ontrai6n 'ue normalmente ourren en pie/asestruturales sometidas a variaiones de temperatura( La ma"nitud de la tensi6n

t-rmia resultante de&ido a un am&io de temperatura depende del oefiiente de

dilatai6n t-rmia y del m6dulo de elastiidad( Se ri"e por la si"uiente e9presi6n;

D6nde;

; Tensi6n t-rmia

;3oefiiente de dilatai6n t-rmia

; Modulo de elastiidad

;Inremento de temperatura

E.emplo de f4tia t-rmia;

Este tipo de da7o por so&realentamiento a lar"o pla/o 'ue "eneralmenteprodue una rotura on &ordes de antos "ruesos en la um&re de la /onahinhada 'ue se forma antes de produirse la rotura(



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'%a)t(%a l#n6"t($"nal )a(-a$a #% la- alta- t!%at(%a- n (n t( $a#% $ alta %-"*n n (na )al$%a.

El tu&o hori/ontal se rompi6 violentamente produiendo una ra.aduralon"itudinal de paredes "ruesas* u&iada inmediatamente a"uas a&a.o de lasoldadura( La rotura violenta do&l6 el tu&o en :#@ formando una KL* ellatermin6 en dos "rietas a am&os lados de la rotura( La superfiie e9terior deltu&o esta&a u&ierta on Ma"netita* e9epto en las /onas eranas a larotura* donde el 69ido fue arranado( La falla se produ.o por termofluenia atemperaturas prolon"adas mayores de #$# @3(

Fractura longitudinal causada por termofluencia en un tubo de vapor debaja presión. a fotograf!a muestra una capa gruesa " fr#gil de magnetitacerca de la falla lo $ue indica un sobre calentamiento de larga duración.

1=.2. 'at"6a )#n )#%%#-"*n

Las fraturas por fati"a tienen omo ausa prinipal el verse sometidas a unesfuer/o me4nio repetitivo de forma peri6dia( Tam&i-n puede venir provoadasde manera indireta por ilos de tensi6n repetitivos t-rmiamente induidos en el



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omponente( La "eometr5a de -ste es de "ran importania dado 'ue omo m4stensionada est- m4s favoree a la aparii6n de la orrosi6n por fati"a(

3omo m4s &a.a sea la resistenia me4nia del material* m4s pe'ue7as ser4n lastensiones neesarias para onduir a un proeso de fratura por fati"a( Los puntosde iniio de la fratura ser4n los m4s d-&iles estruturalmente* normalmentel5mites de "rano e9puestos* produidas por una muesa* o en parte orro5das anivel miros6pio(

El efeto om&inado entre ata'ue 'u5mio y esfuer/o me4nio lleva haia eldesarrollo de fisuras( Los reu&rimientos on ar4ter fr4"il y failidad para elres'ue&ra.amiento* omo los "alv4nios* son freuentemente la ausa de unafratura por fati"a(

La morfolo"5a de estas fraturas es muy arater5stia* as5 'ue hay 'ue e9aminartodas las irunstanias antes de lasifiarlas( 2ormalmente son retil5neas yperpendiulares a la superfiie( T5piamente se enontraran era* otras fisurasparalelas a la primera(

Esto se podr5a me.orar al;

Evitar la presenia de tensiones 5lias

Seleionar &ien el dise7o de elementos 5lios

Evitar am&ios &rusos de temperatura y de ar"a

Eliminar las vi&raiones

E2SAPO DE FATIGA



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11.METODOLOG?A

1&' Resultados

1(' iscusión

1*' +onclusiones

1' Recomendaciones

1%' -ibliograf.a

nexo

informe finl de fatiga final

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