Se tienen dos ejes de diámetro 2cm, uno sin entalla y otro con una entalla de 2.5mm, sometidos a flexión alternante pura, suponiendo que los mismos son de acero, aluminio y latón, determinar en cada caso cuál ha de ser el momento flector aplicado con el criterio de vida infinita.

Tipo 1030, con tratamiento térmico, templado y revenido.

Su=123 ksi.

Sy=94 ksi.

Para vida infinita, se calcula S₁₀⁶.

S₁₀⁶=Sn’C_LC_DC_SC_T

Con:

Sn’=0,5Su=61.5 ksi.

C_L=1

C_D=0.9

C_S=1 (pulido espejo).

C_T=1 (temperatura ambiente).

Resulta:

Se tomará S₁₀⁶ como , considerando que R=-1, por tanto:

S₁₀⁶=Sn’C_LC_DC_SC_T/K_F

K_F=q(K_T-1)+1

Con D/d=20mm/15mm=1,33 y

r/d=2,5mm/15mm=0,16, se consigue K_T=1,65 (Fig.AF4, pag. 755 Faires)

Utilizando el diagrama de Peterson, con r=2,5mm, se haya q=0,82

K_F=0,82(1,65-1)+1

entonces,

S₁₀⁶=61,5ksix1x0,9x1x1/1,533=36,105ksi

Para aluminio 2024-T4, Su=27ksi, H_B=47

Para vida infinita, se calcula S₁₀⁸.

S₁₀⁸=Sn’C_LC_DC_SC_T

Con:

Sn’=0,4Su=10.8 ksi.

C_L=1

C_D=0.9

C_S=1 (pulido espejo).

C_T=1 (temperatura ambiente).

Resulta:

S₁₀⁸=Sn’C_LC_DC_SC_T/K_F

K_F=q(K_T-1)+1

Con D/d=20mm/15mm=1,33 y

r/d=2,5mm/15mm=0,16, se consigue K_T=1,65 (Fig.AF4, pag. 755 Faires)

Utilizando el diagrama de Peterson, con r=2,5mm, se haya q=0,66

K_F=0,66(1,65-1)+1

S₁₀⁸=9,72ksi/1,429=6,8ksi

Latón dulce C34000 (65Cu, 34Zn), con Su=55ksi.

Se asume Sn’ = 0,35Su=19,5 ksi, el cálculo se repite igual al Aluminio, resultando:

Como puede observarse, de la tabla de resultados, puede inferirse que para materiales no férreos, el momento en condiciones equivalentes de carga y geometría, es mucho menor que en el acero.

Que en la medida que Su disminuye, el momento disminuye.

Que en probetas con entalla, disminuye independientemente del material, la capacidad de resistencia a flexión rotativa, utilizando igual criterio de durabilidad a fatiga.

Autor:

Maestría en Ingeniería Mecánica

Universidad Simón Bolívar