Software Fatiga 1.0. Cálculo de los coeficientes necesarios para su diseño

1. Resumen
2. Software
   Fatiga 1.0. Sistema para la comprobación a la fatiga de
   árboles y ejes
4. Cálculo
   de los coeficientes necesarios para realizar la
   comprobación a la fatiga mediante el software Fatiga
   1.0
5. Conclusiones
6. Bibliografía

Resumen

En este trabajo se
realiza un análisis sobre el fenómeno de la
fatiga en elementos de máquinas y
estructurales. En el mismo se muestran las gráficas s –
N y s media – s a para un acero para
estructuras
CT4. Son expuestas las características fundamentales del
las características generales del software Fatiga 1.0,
diseñado y elaborado para la comprobación a la
fatiga de árboles
y ejes. Posteriormente se exponen los diferentes coeficientes
utilizados para evaluar la resistencia a la
fatiga en árboles y ejes mediante el software
diseñado.

Palabras claves: Resistencia de materiales,
fatiga, curvas  – N, software Fatiga
1.0.

Software Fatiga 1.0. Calculus of the
necessaries coefficients to design it.

Abstract.

In this work is carried out an analysis about the
phenomenon of the fatigue in elements of machines and
structurals. The graphs s – N
and s media – s a are shown for a steel for
structures CT4. Are exposed the main characteristics of the
software Fatiga 1.0, designed and elaborated for the
fatigue´s calculus of shafts and axles. Later are showed
the coefficients that are utilized to evaluate the limit to the
fatigue in shafts and axles with the designed
software.

Key words: Strength of materials, fatigue, curves
S – N, software Fatiga 1.0.

Al construir un elemento de máquina o una
estructura es
necesario hacerse la pregunta ¿cómo hacerlos
más resistentes y de que manera evitar la
destrucción?

El ingeniero moderno debe aplicar rigurosamente los
métodos de
cálculo
científicamente argumentados para crear una estructura
segura, capaz de funcionar fiablemente, no contaminar el medio ambiente
y con los menores costos
posibles.

Las causas más difundidas de destrucción
de las construcciones son el incremento paulatino de
pequeñas grietas iniciales hasta alcanzar su longitud
crítica. Esto se conoce con el nombre de
destrucción retardada en condiciones de las tensiones de
funcionamiento no altas que finaliza con una destrucción
frágil catastrófica, aún cuando el material
tenga una naturaleza
dúctil.

Los mecanismos de la destrucción retardada
varían para distintos para diferentes materiales,
condiciones de carga, de explotación, etc. Entre los
mecanismos de la destrucción retardada más
difundidos es posible citar a la destrucción por fatiga,
la destrucción en condiciones de fluencia, la
destrucción originada por la acción
de medios
agresivos, la destrucción prolongada de materiales
polímeros viscoelásticos, así como las
combinaciones de las antes mencionadas, por ejemplo la
destrucción por fatiga en un medio corrosivo.

Cuando se realizan ensayos a
probetas, mientras se cumpla la Ley de Hooke esta
recupera sus condiciones originales al ser retirada la carga. O
sea, que una carga dada puede ser aplicada repetidas veces,
procurando que las tensiones se mantengan dentro del
límite elástico. Esta conclusión es correcta
para cargas que se repitan algunas docenas o centenas de veces.
Sin embargo, no es correcta cuando las cargas son repetidas miles
o millones de veces. En estos casos, pueden desarrollarse
pequeñas grietas, que aumentan su tamaño con la
aplicación de cada ciclo de carga, hasta que ocurra la
rotura, aún cuando las tensiones sena mucho menores que el
límite de rotura estático. Este fenómeno es
conocido como fatiga. El fallo a fatiga tiene una naturaleza
frágil, aún cuando el material tiene normalmente un
comportamiento
dúctil. La fatiga es la acumulación de
transformaciones mecánicas irreversibles en el material,
producto a la
acción de cargas cíclicas.

La fatiga debe ser considerada en el diseño
de estructuras y elementos de máquinas que estén
sometidos a cargas variables. El
número de ciclos de carga que deben soportar estos
elementos durante su vida útil varía en rangos muy
grandes. Por ejemplo, el tráfico sobre un puente
ferroviario causa tensiones que varían de acuerdo a la
cantidad de trenes que circulen, la frecuencia con que lo hagan,
la carga que transporten, etcétera. Muchas cargas tienen
naturaleza fluctuante y pueden ser muchos los factores que pueden
influir sobre los valores de
estas.

El número de ciclos necesarios para causar el
fallo de una probeta sometida a cargas repetidas sucesivas o a
cargas reversibles puede ser obtenido experimentalmente para una
relación de tensiones determinado. Si se realizan una
serie de ensayos, usando diferentes valores de
tensiones, los datos obtenidos
pueden ser ploteados en una curva tensión s versus número de ciclos N. En la
figura 1 se muestra una curva
típica s – N obtenida
para un acero CT4. Esta curva es característica para
ciclos de cargas simétricos.