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.
Sin entalla.
Para vida infinita, se calcula
S106.
S106=Sn’CLCDCSCT
Con:
Sn’=0,5Su=61.5 ksi.
CL=1
CD=0.9
CS=1 (pulido espejo).
CT=1 (temperatura
ambiente).
Resulta:
S106=55,35
ksi
Se tomará S106 como
, considerando
que R=-1, por tanto:
Con
entalla.
S106=Sn’CLCDCSCT/KF
KF=q(KT-1)+1
Con D/d=20mm/15mm=1,33 y
r/d=2,5mm/15mm=0,16, se consigue KT=1,65
(Fig.AF4, pag. 755 Faires)
Utilizando el diagrama de
Peterson, con r=2,5mm, se haya q=0,82
KF=0,82(1,65-1)+1
KF=1,533
entonces,
S106=61,5ksix1x0,9x1x1/1,533=36,105ksi
Para aluminio 2024-T4, Su=27ksi,
HB=47
Sin entalla.
Para vida infinita, se calcula
S108.
S108=Sn’CLCDCSCT
Con:
Sn’=0,4Su=10.8 ksi.
CL=1
CD=0.9
CS=1 (pulido espejo).
CT=1 (temperatura ambiente).
Resulta:
S108=9,72
ksi
Con entalla.
S108=Sn’CLCDCSCT/KF
KF=q(KT-1)+1
Con D/d=20mm/15mm=1,33 y
r/d=2,5mm/15mm=0,16, se consigue KT=1,65
(Fig.AF4, pag. 755 Faires)
Utilizando el diagrama de Peterson, con r=2,5mm, se haya
q=0,66
KF=0,66(1,65-1)+1
KF=1,429
S108=9,72ksi/1,429=6,8ksi
Latón dulce C34000 (65Cu, 34Zn), con
Su=55ksi.
Sin entalla.
Se asume Sn’ = 0,35Su=19,5 ksi, el cálculo se
repite igual al Aluminio, resultando:
Con entalla.
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.
Material | Momento flector inch-lbf (sin | Momento flector inch_lbf (con |
Acero 1030 | 2578,70 | 727,98 |
Aluminio 2024-T4 | 452,85 | 137,11 |
Latón C34000 | 908,48 | 262,12 |
Autor:
Javier Antonio Cárdenas
Oliveros
Maestría en Ingeniería Mecánica
Universidad Simón Bolívar