lunes, 1 de febrero de 2010

Fatiga en los materiales.



Responda las siguientes preguntas:



En una pieza sometida a fuerzas alternadas, de que magnitud son los esfuerzos que producen la falla.



Cuales son las consideraciones que se hacen para ajustar el valor de resistencia a la fatiga obtenido por un ensayo de laboratorio.

22 comentarios:

  1. MIGUEL REBOLLEDO
    SECCIÓN: 001-N
    CI: 11.989.944
    UNEFA GUACARA

    EN UNA PIEZA SOMETIDA A FUERZAS ALTERNADAS, DE QUE MAGNITUD SON LOS ESFUERZOS QUE PRODUCEN LA FALLA.
    Este tipo de rotura que necesariamente se produce en el tiempo, se denomina fatiga. Se los clasifica según la forma de alternancia de las tensiones. Este fenómeno por el cual los materiales pierden resistencia cuando están sometidos a ciclos de esfuerzos variables en el tiempo, se denomina, "Fatiga". Esta ocurre porque hay deformaciones plásticas cíclicas que provocan cambios irreversibles en la dislocación de la micro estructura de los materiales.
    Alternados: Se generan cuando las tensiones cambian de signo alternativamente. El caso más común y simple, es aquel en que la tensión máxima positiva es igual a la mínima, obteniéndose un ciclo denominado alternado simétrico.
    Cuando las tensiones se presentan de distinto sigo y valor, el ciclo es llamado alternado asimétrico.
    EJEMPLOS PRÁCTICOS
    Un elemento que está sometido a fatiga con una onda alternada del tipo a, puede ser un eje con una polea montada, el cual está sometida a flexión y, al rotar, todos sus puntos sufren tracción y compresión alternadamente.
    Una biela, si bien no sufre flexión, está sometida directamente a esfuerzos de compresión y tracción en cada ciclo que realiza en su trabajo, dando lugar a ciclos alternados de tensiones.

    DE QUE MAGNITUD SON LOS ESFUERZOS QUE PRODUCEN LA FALLA
    Esfuerzos alternante puro, en esta situación por lo general el esfuerzo medio ( m) presenta igual a cero y la variación de esfuerzo se produce en ambas direcciones, es decir, se producen esfuerzos a tracción y compresión con igual magnitud pero con dirección distinta.
    CUÁLES SON LAS CONSIDERACIONES QUE SE HACEN PARA AJUSTAR EL VALOR DE RESISTENCIA A LA FATIGA OBTENIDO POR UN ENSAYO DE LABORATORIO.
    CONSIDERACIONES O FACTORES DE DISEÑO.
    Significa alguna característica o consideración que influye en el diseño de algún elemento o, quizá, en todo el sistema. Por lo general se tiene que tomar en cuenta varios de esos factores en un caso de diseño determinado. Por ejemplo, suelen tenerse en cuenta los siguientes factores: Resistencia, Confiabilidad, Condiciones, térmicas, Corrosión, Desgaste, Fricción o rozamiento, Procesamiento, Utilidad, Costo, Seguridad, Peso, Ruido, Estilización, forma, Tamaño, flexibilidad, Control, Rigidez, acabado de superficies, Lubricación, Mantenimiento, y Volumen.
    Se estudian las características y el funcionamiento de la máquina utilizada, tanto lo referente a la unidad básica como a la configuración electrónica de los aparatos de medida y control. Se realizan los ensayos para cargas alternantes con probetas base y con probetas entalladas, se determina el factor de entalla, se grafican los resultados y se comparan los mismos con los obtenidos mediante los módulos teóricos planteados. También se realizan ensayos con componentes estáticos y se verifican sus resultados con el diagrama de Haig.

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  2. En ingeniería y, en especial, en ciencia de materiales, la fatiga de materiales se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas (fuerzas repetidas aplicadas sobre el material) se produce ante cargas inferiores a las cargas estáticas que producirían la rotura. Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionándolo repetidamente se rompe con facilidad, pero la fuerza que hay que hacer para romperlo en una sóla flexión es muy grande. La fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras sometidas a tensiones dinámicas y fluctuantes (puentes, automóviles, aviones, etc.). Su principal peligro es que puede ocurrir a una tensión menor que la resistencia a tracción o el límite elástico para una carga estática, y aparecer sin previo aviso, causando roturas catastróficas. Es un fenómeno muy importante, ya que es la primera causa de rotura de los materiales metálicos (aproximadamente el 90%), aunque también está presente en polímeros (plásticos, composites,...), y en cerámicas. La rotura por fatiga tiene aspecto frágil aún en metales dúctiles, puesto que no hay apenas deformación plástica asociada a la rotura. El proceso consiste en un inicio y posterior propagación de fisuras, que crecen desde un tamaño incial microscópico hasta un tamaño macroscópico capaz de comprometer la integridad estructural del material. La superficie de fractura es perpendicular a la dirección del esfuerzo. Aunque es un fenómeno que, sin definición formal, era reconocido desde antiguo, este comportamiento no fue de interés real hasta la Revolución Industrial, cuando, a mediados del siglo XIX comenzaron a producirse roturas en los ejes de las ruedas de los trenes, que pugnaban, por aquel entonces, por imponerse como medio de locomoción.
    Arévalo, Cèsar
    13134958
    Seccion G-001N

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  3. Para explicar el fenómeno se propusieron teorías que justificaban la pérdida de resistencia mecánica en la alteración de la estructura interna del acero por campos magnéticos o por el propio giro del eje. Por absurdas que puedan parecer estas teorías, hay que tener en cuenta que por entonces los conocimientos relativos a la estructura interna de los materiales eran muy limitados, aunque se sabía que el proceso de fabricación condicionaba la textura del material confiriéndole unas determinadas propiedades.
    No es extraño entonces que se razonara que la rotura inesperada se produjera por la transformación de la estructura «fibrosa» del acero en una estructura «cristalina», sin que los mismos que defendían estas teorías supieran muy bien a qué se referían.
    Hacia 1845, Rankine demostró que la reducción de las concentraciones de tensiones alargaba la vida del eje. Posteriormente, hacia 1860, Wöhler desarrolló diversas máquinas de ensayo para el estudio sistemático del fenómeno, una de las cuales, la probeta rotatoria, inspira los actuales ensayos de fatiga de materiales férricos.
    Wöhler extrajo dos conclusiones de aquellos ensayos: la primera, que las fuerzas necesarias para provocar la rotura con cargas dinámicas son muy inferiores a las necesarias en el caso estático, y la segunda, que existe un umbral por debajo del cual las probetas no se rompían (límite de fatiga).
    Ya en el siglo XX, Humfrey y Ewing observaron que, bajo cargas dinámicas, aparecían deformaciones por deslizamiento similares a las obtenidas en el caso estático, de modo que el progreso de dichas líneas era el que conducía a la rotura. Posteriormente, Hanson y Gough introdujeron la hipótesis del endurecimiento por deformación (acritud) para explicar la existencia del límite de fatiga, de modo que con cargas pequeñas el endurecimiento llegaba a compensar y detener el avance del deslizamiento.
    Actualmente, aunque se acepta la teoría del endurecimiento/deslizamiento, no existe una formulación cuantitativa que permita realizar un cálculo fiable. No obstante, la multitud de datos disponibles, especialmente para materiales férricos y otros materiales metálicos, ha permitido desarrollar métodos de cálculo para el diseño de piezas confiables. Este no es el caso de materiales de aparición reciente, para los que es necesaria la fabricación y el ensayo de prototipos.
    César Arévalo
    13134958
    Seccion G-001N

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  4. En la vida real se observa que repetidos ciclos de carga y descarga debilitan las piezas a lo largo del tiempo incluso cuando las cargas inducidas están considerablemente por debajo de la tensión de rotura estática e incluso del límite elástico del material. Este fenómeno se le conoce como Fatiga. Cada ciclo de fluctuación de la tensión deteriora o daña la pieza un poco. Tras un nº de ciclos determinado, la pieza está tan debilitada que rompe por Fatiga. Esto permite que la Fatiga sea realmente compleja y por desgracia para el ingeniero de diseño una de las primeras causas de fallo en muchas piezas construidas con materiales férricos. Ejemplos de fallo por fatiga los tenemos en máquinas rotativas, tornillos, alas de aviones, productos de consumo, ruedas de ferrocarril, plataformas marítimas, barcos, vehículos y puentes.
    Fatiga de materiales se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas (fuerzas repetidas aplicadas sobre el material) se produce ante cargas inferiores a las cargas estáticas que producirían la rotura. Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionándolo repetidamente se rompe con facilidad, pero la fuerza que hay que hacer para romperlo en una sóla flexión es muy grande. La fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras sometidas a tensiones dinámicas y fluctuantes (puentes, automóviles, aviones, etc.). Su principal peligro es que puede ocurrir a una tensión menor que la resistencia a tracción o el límite elástico para una carga estática, y aparecer sin previo aviso, causando roturas catastróficas.
    EN LA MAYORÍA DE LOS CASOS, LOS ELEMENTOS DE MÁQUINAS QUEDAN SOMETIDAS A UNA ACCIÓN DINÁMICA DE DIRECCIÓN E INTENSIDAD VARIABLES Y SE HA COMPROBADO QUE MUCHOS ELEMENTOS SOMETIDOS LARGO TIEMPO A ESFUERZOS VARIABLES SE FRACTURAN BÁSICAMENTE, SIN CAUSAR DEFORMACIONES PERMANENTES VISIBLES CON CARGAS MÁS BAJAS QUE LAS QUE PRODUCIRÍAN EN ROTURA POR ESFUERZOS ESTÁTICOS.

    DEFINICIÓN: ROTURA POR FATIGA SE DA COMO CONSECUENCIA DE ESFUERZOS REPETIDOS Y VARIABLES DEBIÉNDOSE A UN DESMEMIZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA, CON EL CONSIGUIENTE DESLIZAMIENTO PROGRESIVO DE LOS CRISTALES, CON PRODUCCIÓN DE CALOR.

    EL ASPECTO DE LAS PIEZAS ROTAS POR FATIGA PRESENTAN EN SU SUPERFICIE DE ROTURA DOS ZONAS CARACTERÍSTICAS QUE SON:

    - UNA ZONA LISA, DE ESTRUCTURA FINÍSIMA Y BRILLANTE: LA ROTURA POR FATIGA SE DA DESPUÉS DE UN PERIODO RELATIVAMENTE LARGO.

    - UNA ZONA DE CRISTALES GRANDES, O DE ESTRUCTURA FIBROSA: CUANDO LA ROTURA POR FATIGA SE DA INSTANTÁNEAMENTE DEBIDO A LA DISMINUCIÓN DE SECCIÓN.



    LAS CIRCUNSTANCIAS QUE INFLUYEN EN LA ROTURA POR FATIGA DE UN MATERIAL METÁLICO SON:

    - ESTADO DE LA SUPERFICIE: EL ESTADO DE ESTA TIENE GRAN IMPORTANCIA SOBRE LA ROTURA POR FATIGA.

    - VARIACIONES DE SECCIÓN: EL LÍMITE DE FATIGA SE REDUCE POR LOS CAMBIOS BRUSCOS DE SECCIÓN NO ACORDADOS CON RADIOS AMPLIOS, ENTALLADURAS DE CUALQUIER OTRA CLASE.

    - TEMPERATURA: EN CASI TODOS LOS MATERIALES METÁLICOS EL AUMENTO DE TEMPERATURA POR ENCIMA DE CIERTO VALOR, DISMINUYE EL LIMITE DE FATIGA.

    - TRATAMIENTOS TERMICOS: LAS TERMONES INTERNAS PROVOCADAS POR TRATAMIENTOS TERMICOS, CREAN LOCALIZACIÓN DE ESFUERZOS QUE PUEDEN ORIGINAR FISURAS.

    - HOMOGENEIDAD DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA: CUANDO LA ESTRUCTURA NO ES HOMOGÉNEA PUEDE SUCEDER QUE LOS CRISTALES MÁS PEQUEÑAS, SE ACUÑEN ENTRE LAS MÁS GRANDES, ORIGINANDO FISURAS Y LA CONSIGUIENTE DISMINUCIÓN DE SECEM.

    - CORROSIÓN: CUANDO LA CORROSION EXISTE NO TIENE TANTO PROBLEMA., PERO SI VA ACTUANDO, CADA PUNTO DE CORROSION SE CONVIERTE COMO SI FUERA UNA ENTALLE REBAJANDO NOTABLEMENTE EL LÍMITE DE FATIGA.


    Natera Elizabeth 18.435.221
    Ing Mecanica Seccion G-oo1-N

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  5. En una pieza sometida a fuerzas alternadas, de que magnitud son los esfuerzos que producen la falla.
    La magnitud depende más que todo del material a que se le someta esta fuerza externa, y considerando también el tipo de esfuerzos, esto quiere decir que dependiendo la dureza, fragilidad o ductibilidad del material podemos darnos cuenta que tanta falla se puede producir un material, por ejemplo en un metal que se ponga en la intemperie pasara poco tiempo en que se descomponga sus fibras interna, comparándola con el aluminio por ejemplo. Puede ser que la intemperie como agente externo dañe más rápido al metal (hierro) que el mismo aluminio, puede ser que un agente interno como la fricción el aluminio tenga mayor facilidad a una falla que el hierro.

    Cuales son las consideraciones que se hacen para ajustar el valor de resistencia a la fatiga obtenido por un ensayo de laboratorio.
    Las consideraciones que se pueden tomar para evaluar la fatiga en un material seria la propiedad del material, esfuerzo que será sometido este material, fuerzas que pueden actuar y además donde podría actuar este material tomando cuenta el ambiente en todos su sentido( HUMEDAD, CALOR, TEMPERATURA)

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  6. HARRINSON CASADIEGO.
    C.I:14024290
    na pieza sometida a fuerzas alternadas, de que magnitud son los esfuerzos que producen la falla

    R) Se plantean las ecuaciones de equilibrio y ecuaciones de compatibilidad que sean necesarias para encontrar los esfuerzos internos en función de las fuerzas aplicadas. Las ecuaciones de equilibrio de la resistencia de materiales relacionan los esfuerzos internos con las fuerzas exteriores aplicadas. Las ecuaciones de equilibrio para elementos lineales y elementos bidimensionales son el resultado de escribir las ecuaciones de equilibrio elástico en términos de los esfuerzos en lugar de las tensiones. Las ecuaciones de equilibrio para el campo de tensiones generales de la teoría de la elasticidad linea.
    Si en ellas tratamos de substituir las tensiones por los esfuerzos internos llegamos a las ecuaciones de equilibrio de la resistencia de materiales. El procedimiento, que se detalla a continuación, es ligeramente diferente para elementos unidimensionales y bidimensionales.
    Cuales son las consideraciones que se hacen para ajustar el valor de resistencia a la fatiga obtenido por un ensayo de laboratorio.
    R): Las consideraciones que se debe tomar para El análisis de fatiga se basan en la regla de Miner de daño acumulado para estimar la vida a fatiga a partir de una historia de tensiones o deformaciones. La estimación se realiza reduciendo los datos de carga a una secuencia de picos y valles, contando los ciclos y calculando la vida a fatiga. Para realizar un análisis a Fatiga o de durabilidad, se debe proporcionar información específica para el análisis de fatiga:
    Propiedades a fatiga de los materiales
    Variación de las cargas a fatiga
    Opciones de análisis a fatiga
    La resolución práctica de un problema en un ensayo de laboratorio de resistencia de materiales tiene los siguientes aspectos:
    Cálculo de esfuerzos, se plantean las ecuaciones de equilibrio y ecuaciones de compatibilidad que sean necesarias para encontrar los esfuerzos internos en función de las fuerzas aplicadas.
    Análisis resistente, se calculan las tensiones a partir de los esfuerzos internos. La relación entre tensiones y deformaciones depende del tipo de solicitación y de la hipótesis cinemática asociada: flexión de Bernouilli, flexión de Timoshenko, flexión esviada, tracción, pandeo, torsión de Coulomb, teoría de Collignon para tensiones cortantes, etc.
    Análisis de rigidez, se calculan los desplazamientos máximos a partir de las fuerzas aplicadas o los esfuerzos internos. Para ello puede recurrirse directamente a la forma de la hipótesis cinemática o bien a la ecuación de la curva elástica, las fórmulas vectoriales de Navier-Bresse o los teoremas de Castigliano.
    DOMINGO 07/02/2010.

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  7. Humberto Briceño
    c.I. 18628878
    Ing. Mecanica 01 Noct.
    En una pieza sometida a fuerzas alternadas, de que magnitud son los esfuerzos que producen la falla.
    Una pieza puede fallar por el fenómeno denominado FATIGA puesto que este tipo de falla ocurre cuando un material es sometido a fuerzas que van de mayor a menor y viceversa, de forma repetitiva (tal cual un ciclo). Dichas fuerzas se ubican solo en un punto del material lo que ocasionaría que si la fuerza aplicada son de mayor magnitud que la resistencia del material sometido, fallaría por fatiga.
    Los movimientos pueden ser:
     alternado simétrico. es aquel en que la tensión máxima positiva es igual a la mínima.
     alternado asimétrico. Cuando las tensiones se presentan de distinto sigo y valor

    De que magnitud son los esfuerzos que producen la falla
    Pueden ser de esfuerzos como la tracción-comprensión lo cuales son de la misma magnitud en distinto sentido.

    Cuáles son las consideraciones que se hacen para ajustar el valor de resistencia a la fatiga obtenido por un ensayo de laboratorio.

    se debe tomar en cuenta varios factores en un caso de diseño determinado. Por ejemplo, suelen tenerse en cuenta los siguientes factores: Resistencia, Confiabilidad, Condiciones, térmicas, Corrosión, Desgaste, Fricción o rozamiento, Procesamiento, Utilidad, Costo, Seguridad, Peso, Ruido, Estilización, forma, Tamaño, flexibilidad, otros.
    Se realizan los ensayos para cargas alternantes con probetas base y con probetas entalladas,También se realizan ensayos con componentes estáticos y se verifican sus resultados con el diagrama de Haig.

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  8. En una pieza sometida a fuerzas alternadas, de que magnitud son los esfuerzos que producen la falla.
    Bueno yo pienso que una pieza sometida ha esfuerzos alternados va a tener fallas según sea el tamaño del esfuerzo aplicadas a la pieza estos esfuerzo con el tiempo provocaran una falla llamada fatiga, esto también va a depender de cómo este fabrica la pieza y que tipos de esfuerzos van a soportar. Esta ocurre porque hay deformaciones plásticas cíclicas que provocan cambios irreversibles en la dislocación de la micro estructura de los materiales.
    Cuando el material comienza a fallar. El proceso por el cual, se va generando la fatiga de material, se podría señalar de la siguiente manera. Primero en el material, se comienza a gestar una grieta. La cual en su primera instancia es prácticamente imperceptible. Como segundo paso, tenemos que aquella pequeña grieta, se va ampliando al resto del material. Es en diversas ocasiones, que en éste paso, se logra detectar la fatiga de material. Con lo cual, se logran salvar diversas vidas. Ya que de no ser así, será muy tarde. Por último y como desenlace obvio, más bien, como la crónica de una muerte anunciada, el material se fatiga y se rompe.
    Cuales son las consideraciones que se hacen para ajustar el valor de resistencia a la fatiga obtenido por un ensayo de laboratorio.
    Se puede de sir que debemos
    Debemos tomar en cuenta cual fue el punto en cual la pieza comienza a deformarse y partiendo de esos datos puedo considerar cuales son los ajustes que debo realizar para conseguir en un 100% la resistencia de la pieza a la fatiga. Por ejemplo, se debe hacer correcciones: Resistencia, Confiabilidad, Condiciones, térmicas, Corrosión, Desgaste, Fricción o rozamiento, Procesamiento, Utilidad, Estilización, forma, Tamaño, flexibilidad, Control, Rigidez, acabado de superficies, Lubricación, Mantenimiento etc.

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  9. CARLOS AULAR CI.11350232 G-001-N
    En una pieza sometida a fuerzas alternadas, de que magnitud son los esfuerzos que producen la falla.

    Podemos hablar que un cuerpo se encuentra en equilibrio estático cuando permanece en estado de reposo ante la acción de unas fuerzas externas. Este equilibrio estático se aplica al cuerpo en sí como a cada una de las partes. Decimos que un cuerpo se encuentra en equilibrio dinámico cuando responde con un movimiento o vibración (aceleración) controlada de sus partes (deformación) mas no de su soportes, ante la acción de las cargas generadas por sismo, viento, motores y en general aquellas excitaciones dinámicas producidas por la carga viva.
    La fatiga en los elementos de máquinas o estructuras, debe tenerse en cuenta que las solicitaciones predominantes a que generalmente están sometidos no resultan estáticas ni cuasiestáticas, muy por el contrario en la mayoría de los casos se encuentran afectados a cambios de tensiones que se repiten sistemáticamente (en función sinusoidal del tiempo) y que producen la rotura del material para valores de las mismas considerablemente menores que las calculadas para cargas estáticas. Este tipo de rotura que necesariamente se produce en el tiempo, se denomina fatiga.
    Los tipos de fatiga se clasifican según la forma de alternancia de las tensiones.
    a) y b) Alternados: Se generan cuando las tensiones cambian de signo alternativamente. El caso más común y simple, es aquel en que la tensión máxima positiva es igual a la mínima, obteniéndose un ciclo denominado alternado simétrico.
    Cuando las tensiones se presentan de distinto sigo y valor, el ciclo es llamado alternado asimétrico.
    c) Intermitentes: En este caso los esfuerzos tienen siempre el mismo sentido y su ciclo va desde cero a un valor determinado, que puede ser positivo o negativo.
    d) Pulsatorios: tienen cuando la tensión varía de un máximo a un mínimo, distinto de cero, dentro del mismo signo.
    Ejemplos.
    Un elemento que está sometido a fatiga con una onda alternada del tipo a, puede ser un eje con una polea montada, el cual está sometida a flexión y, al rotar, todos sus puntos sufren tracción y compresión alternadamente.
    Una biela, si bien no sufre flexión, está sometida directamente a esfuerzos de compresión y tracción en cada ciclo que realiza en su trabajo, dando lugar a ciclos alternados de tensiones.
    Un buen ejemplo de fatiga con ciclo intermitente de tensiones (c) es un árbol de levas, el cual se somete a flexión cuando sus levas accionan las válvulas, y no sufren solicitación considerable cuando no las acciona.

    Cuáles son las consideraciones que se hacen para ajustar el valor de resistencia a la fatiga obtenido por un ensayo de laboratorio.
    El diseño mecánico de recipientes a presión normalmente se basa en la resistencia del material a cargas consideradas estáticas: presión interna o presión externa, peso propio, peso del fluido, viento y sismo. Sin embargo, análisis realizados a este tipo de equipos han evidenciado que algunas de estas cargas pudieran tener un comportamiento cíclico, tales como: cambios en los valores de presión aplicados, cambios de temperatura en el tiempo, restricciones a la expansión o a la contracción para variaciones normales de temperatura, vibraciones, variaciones en cargas de viento, etc.

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  10. CARLOS AULAR CI:11350232 G-001


    Este comportamiento exige la realización de análisis de esfuerzos, que permitan determinar la resistencia a la fatiga de los componentes sometidos a las cargas externas mencionadas. El fenómeno de la fatiga se caracteriza porque dichos esfuerzos fluctuantes o cíclicos producen la falla del material, en un nivel de esfuerzo generalmente menor al esfuerzo de fluencia, sin presentar deformación aparente, generando lo que se define como falla por fatiga. La fractura final por fatiga es acompañada por cambios acumulativos e irreversibles de cierta complejidad, que ocurren a nivel microscópico en la estructura del material en estudio.
    El comportamiento del material bajo condiciones de fatiga varía significativamente del comportamiento reflejado por las relaciones normales esfuerzo – deformación. El daño acumulado durante cada ciclo de carga y la generación repetitiva de esfuerzos en regiones localizadas del recipiente, tales como en discontinuidades o en concentradores de esfuerzo, pueden causar el crecimiento de grietas existentes hasta la falla. Es común observar que la resistencia del material de un recipiente se ve disminuida como consecuencia de un inadecuado diseño en esas zonas localizadas.
    Las juntas soldadas son fuente de problemas debido a discontinuidades (macros y micros), esfuerzos residuales y en algunas ocasiones, desalineaciones entre las partes soldadas. Defectos como las discontinuidades pueden producir grietas por las cuales falla el material, produciéndose su crecimiento a medida que las cargas fluctúan, hasta que el área restante no es capaz de soportar el esfuerzo aplicado, fallando finalmente la pieza. Por esta razón, las juntas soldadas son frecuentemente el punto de ubicación de fallas por fatiga.
    La resistencia a la fatiga de una junta soldada es variable y depende del diseño de la junta y de la calidad del trabajo desarrollado; si el diseño de la junta es adecuado y la calidad de la soldadura es alta, se plantea el caso de una junta soldada con resistencia a la fatiga igual o mayor que el material sin soldadura.

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  11. En una pieza sometida a fuerzas alternadas, de que magnitud son los esfuerzos que producen la falla
    En los elementos de máquinas o estructuras, debe tenerse en cuenta que las solicitaciones predominantes a que generalmente están sometidos no resultan estáticas ni cuasiestáticas, muy por el contrario en la mayoría de los casos se encuentran afectados a cambios de tensiones que se repiten sistemáticamente (en función sinusoidal del tiempo) y que producen la rotura del material para valores de las mismas considerablemente menores que las calculadas para cargas estáticas. Este tipo de rotura que necesariamente se produce en el tiempo, se denomina fatiga.
    Para realizar cálculos de fallas por fatiga, es necesario conocer que cuando se produce una variación de los esfuerzos a los que esta sometida una fibra cualquiera de una pieza, bien sea por cambio de las fuerzas a las que esta sometida o por un cambio de posición con respecto a las cargas.
    La variación de los esfuerzos en función del tiempo, viene definida por las componentes de esfuerzos en base a una forma senoidal. Y están expresadas por los esfuerzos máximos ( máx), mínimos( mín), alternos ( a), medios ( m) y el intervalo de esfuerzos ( r). A continuación se muestran las expresiones que permiten determinar las componentes



    Cuales son las consideraciones que se hacen para ajustar el valor de resistencia a la fatiga obtenido por un ensayo de laboratorio.
    En términos generales la ley de fatiga de los materiales que conforman la estructura del pavimento según los resultados de ensayos de laboratorio se puede escribir:
    • Para la capa asfáltica
    e t = k N-a
    En donde:
    e t = Deformación unitaria por tracción en la fibra inferior de la capa de material asfáltico.
    N = Numero admisible de repeticiones de carga.
    a, k = Parámetros que dependen del tipo de material de la capa, determinados experimentalmente.
    • Para la Subrasante
    e z = k N-b
    En donde:
    e z = Deformación unitaria vertical en la capa superior de la subrasante.
    N = Numero admisible de repeticiones de carga.
    b, k = Parámetros que dependen del tipo de material de la capa, determinados experimentalmente.
    Cuando algunas de las capas de los materiales granulares que forman parte de la estructura de pavimento esta tratada con cemento Portland, la ecuación de la ley de la fatiga que hay que verificar es la relacionada con la tensión horizontal de tracción como solicitación critica, esta según los franceses (LCPC) es:
    0adm = a (N/106)-1/12 
    En donde:
    adm = Tensión admisible por tracción en la fibra inferior de la capa de material.
    N = Numero admisible de repeticiones de carga.
    a = Parámetros que dependen del tipo de material.
    0 = Resistencia a la flexotracción del material.

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  12. En una pieza sometida a a fuerzas alternadas, de que magnitud son los esfuerzos que producen la falla.
    Los esfuerzos que generan falla por fatiga generalmente son magitudes muy inferiores a las cargas estaticas que producirian la rotura del material.
    Cuales son las consideraciones que se hacen para ajustar el valor de resistencia a la fatiga obtenido por un ensayo de laboratorio.
    Se consideran los siguiente aspectos:
    variaciones en la sección, si el material presenta variaciones bruscas de sección está mas propensa a fallar por ello es necesario efectuales radios en los cambios de sección.
    Temperatura: el aumento de temperatura disminuye el limite de fatiga.
    Tratamientos termicos: las tensiones internas provocada por tratamiento superficial inducen la aparición de fisuras.
    Homogeneidad de la red cristalina; Síla estructura cristalina no es homogenea los cristales amorfos o de poco crecimiento pueden ser un flanco para la aparición de fisuras.
    atte Alexander Vásquez
    G001/N
    10734559

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  13. RUBEN AGUILAR
    CI:12.855.904
    SECCION:001-N

    En una pieza sometida a fuerzas alternadas, de que magnitud son los esfuerzos que producen la falla.
    Una pieza puede fallar por el fenómeno denominado FATIGA puesto que este tipo de falla ocurre cuando un material es sometido a fuerzas que van de mayor a menor y viceversa, de forma repetitiva (tal cual un ciclo). Dichas fuerzas se ubican solo en un punto del material lo que ocasionaría que si la fuerza aplicada son de mayor magnitud que la resistencia del material sometido, fallaría por fatiga.
    En la mayoría de los casos, los elementos de máquinas quedan sometidos a una acción dinámica de dirección e intensidad variables y se ha comprobado que muchos elementos sometidos largo tiempo a esfuerzos variables se fracturan básicamente, sin causar deformaciones permanentes visibles con cargas más bajas que las que producirían en rotura por esfuerzos estáticos.
    Las consideraciones que se pueden tomar para evaluar la fatiga en un material seria la propiedad del material, esfuerzo que será sometido este material, fuerzas que pueden actuar y además donde podría actuar este material tomando cuenta el ambiente en todos su sentido( HUMEDAD, CALOR, TEMPERATURA).
    Se debe tomar en cuenta varios factores en un caso de diseño determinado. Por ejemplo, suelen tenerse en cuenta los siguientes factores: Resistencia, Confiabilidad, Condiciones, térmicas, Corrosión, Desgaste, Fricción o rozamiento, Procesamiento, Utilidad, Costo, Seguridad, Peso, Ruido, Estilización, forma, Tamaño, flexibilidad, otros.

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  14. El comportamiento del material bajo condiciones de fatiga varía significativamente del comportamiento reflejado por las relaciones normales esfuerzo – deformación. El daño acumulado durante cada ciclo de carga y la generación repetitiva de esfuerzos en regiones localizadas del recipiente, tales como en discontinuidades o en concentradores de esfuerzo, pueden causar el crecimiento de grietas existentes hasta la falla. Es común observar que la resistencia del material de un recipiente se ve disminuida como consecuencia de un inadecuado diseño en esas zonas localizadas.
    Fatiga de materiales se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas (fuerzas repetidas aplicadas sobre el material) se produce ante cargas inferiores a las cargas estáticas que producirían la rotura. Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionándolo repetidamente se rompe con facilidad, pero la fuerza que hay que hacer para romperlo en una sóla flexión es muy grande. La fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras sometidas a tensiones dinámicas y fluctuantes (puentes, automóviles, aviones, etc.). Su principal peligro es que puede ocurrir a una tensión menor que la resistencia a tracción o el límite elástico para una carga estática, y aparecer sin previo aviso, causando roturas catastróficas.

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  15. Las consideraciones que se debe tomar para El análisis de fatiga se basan en la regla de Miner de daño acumulado para estimar la vida a fatiga a partir de una historia de tensiones o deformaciones. La estimación se realiza reduciendo los datos de carga a una secuencia de picos y valles, contando los ciclos y calculando la vida a fatiga. Para realizar un análisis a Fatiga o de durabilidad, se debe proporcionar información específica para el análisis de fatiga:
    Propiedades a fatiga de los materiales
    Variación de las cargas a fatiga
    Opciones de análisis a fatiga
    La resolución práctica de un problema en un ensayo de laboratorio de resistencia de materiales tiene los siguientes aspectos:
    Cálculo de esfuerzos, se plantean las ecuaciones de equilibrio y ecuaciones de compatibilidad que sean necesarias para encontrar los esfuerzos internos en función de las fuerzas aplicadas.
    Análisis resistente, se calculan las tensiones a partir de los esfuerzos internos. La relación entre tensiones y deformaciones depende del tipo de solicitación y de la hipótesis cinemática asociada: flexión de Bernouilli, flexión de Timoshenko, flexión esviada, tracción, pandeo, torsión de Coulomb, teoría de Collignon para tensiones cortantes, etc.


    jose fernandez.
    seccion. g-001-n
    ing. mecanica.

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  16. La fatiga es una condicion en los materiales que depende de las condiciones a la que es sometido durante su uso y aplicacion.
    La mayoria de los materiales poseen esta condicion. en algunos casos gracias a los conocimiento que hoy en dia se tiene sobre las microestructuras y la forma en como se agrupan los granos dentro del material y de como modificando su estructura interna podemos mejorar las condiciones mecanicas entre ellas la fatiga

    Debido a esto los materiales que por desgaste y uso inadecuado es deir que no son tratados para mejorar sus condiciones mecanicas estan propensos a colapsar y por ende a romper en algun momento estructuras como puentes vigas son los mas propensos a estas rupturas por fatiga


    Harry Cortez
    CI 12930847
    G-001-N

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  17. Buenas noches
    Se puede considerar que toda pieza sometida a esfuerzos alternados (fatiga) fallara debido a la aplicación cíclica de carga y descarga en un periodo de tiempo este fenómeno es conocido como Fatiga, el mismo va debilitando y dañando la piezas hasta llegar al punto de ruptura, todo esto dependerá del material su dureza, fragilidad o ductibilidad y de la magnitud de los esfuerzos alternados aplicados a la pieza
    En primer lugar se tiene que considerar para que va a ser diseñada la piezas (trabajo que va a realizar) partiendo de ello se consideran también una serie de factores como lo son las cargas, temperaturas, bajo que condiciones será expuesta la pieza y así poder determinar de resistencia, corrosión, desgaste o fricción que la misma requiere.
    Felipe Guedez
    Seccion G001N
    Ing Mecanica

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  18. REMIGIO ALMAO
    CI: 11.276.365
    GOO1 NOCT


    EN UNA PIEZA SOMETIDA A FUERZAS ALTERNADAS, DE QUE MAGNITUD SON LOS ESFUERZOS QUE PRODUCEN LA FALLA.

    Rotura por fatiga se da como consecuencia de esfuerzos repetidos y variables debiéndose a un deslizamiento de la estructura cristalina, con el consiguiente deslizamiento progresivo de los cristales, con producción de calor.

    El aspecto de las piezas rotas por fatiga presentan en su superficie de rotura dos zonas características que son:

    - una zona lisa, de estructura finísima y brillante: la rotura por fatiga se da después de un periodo relativamente largo.
    El proceso de rotura por fatiga se desarrolla a partir del inicio de la grieta y se continúa con su propagación y la rotura final.
    Las grietas que originan la rotura o fractura casi siempre nuclear sobre la superficie en un punto donde existen concentraciones de tensión (originadas por diseño o acabados, ver Factores).
    Las cargas cíclicas pueden producir discontinuidades superficiales microscópicas a partir de escalones producidos por deslizamiento de dislocaciones, los cuales actuarán como concentradores de la tensión y, por tanto, como lugares de nucleación de grietas.
    Son diversos los factores que intervienen en un proceso de rotura por fatiga a parte de las tensiones aplicadas. Así pues, el diseño, tratamiento superficial y endurecimiento superficial pueden tener una importancia relativa.
    CUÁLES SON LAS CONSIDERACIONES QUE SE HACEN PARA AJUSTAR EL VALOR DE RESISTENCIA A LA FATIGA OBTENIDO POR UN ENSAYO DE LABORATORIO.
    Consideraciones o factores de diseño.
    En las operaciones de mecanizado, se producen pequeñas rayas y surcos en la superficie de la pieza por acción del corte. Estas marcas limitan la vida a fatiga pues son pequeñas grietas las cuales son mucho más fáciles de aumentar. Mejorando el acabado superficial mediante pulido aumenta la vida a fatiga.
    Uno de los métodos más efectivos de aumentar el rendimiento es mediante esfuerzos residuales de compresión dentro de una capa delgada superficial. Cualquier tensión externa de tracción es parcialmente contrarrestada y reducida en magnitud por el esfuerzo residual de compresión. El efecto neto es que la probabilidad de nucleación de la grieta, y por tanto de rotura por fatiga se reduce.
    Este proceso se llama «granallado» o «perdigonado». Partículas pequeñas y duras con diámetros del intervalo de 0,1 a 1,0 mm son proyectadas a altas velocidades sobre la superficie a tratar. Esta deformación induce tensiones residuales de compresión.

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  19. Es un hecho muy observado que los componentes de equipos y máquinas, sufran un deterioro debido al intenso trabajo al que se someten, estos trabajos crean esfuerzos en estos componentes que en último término, viene la rotura por una intensa fatiga. Muchas veces estas roturas se deben a un mal diseño de los componentes, un mantenimiento insuficiente, o un mal uso del componente a de la máquina o equipo del que forma parte.

    La parte de la mecánica que estudia estos, en algunos casos catastróficos sucesos de fatiga y rotura es la mecánica del fractura; en el ámbito de trabajo del que ella se ocupa esta el estudiar porque de las fracturas ocurridas, predecir el tiempo de crecimiento y dirección de la grieta mediante ciertos criterios relacionados con la acumulación de los esfuerzos en el cuerpo del componente.

    Algunas cuando veces los componentes o equipos completos, tienen alguna fractura por la fatiga, producida por la función que desempeñan, y esta fractura según los expertos no es de peligro este equipo puede seguir funcionando, pero estos mismo expertos deben hacer un plan de revisiones periódicas para registrar el comportamiento de la fractura, esto es, cuanto a crecido, cual es la dirección que esta tomando conforme crece; todo esto para determinar el momento en este componente debe ser retirado del trabajo. El momento en el cual se dice que la fractura ya es peligrosa en extremo, se dice que la fractura está en su tamaño crítico. Para calcular este tamaño crítico de vital importancia para la saber cuando es el momento oportuno de actuar, se parte de la formula para calcular la intensidad de esfuerzos para una placa finita, esta es:

    sustituyendo K1 por K1c se puede calcular el tamaño crítico de la grieta esto es:

    acrit= K1c2 / a2

    Las grietas pueden ser superficiales o pasantes, esto quiere decir que la grieta ha pasado el grosor de un equipo, por ejemplo un recipiente sometido presión, en el cual un pequeño elemento de éste está sometido a dos tipos de esfuerzos, uno circunferencial y otro longitudinal, donde el primero es mayor e igual a:

    a este valor se le puede fijar un factor de seguridad o cuando es relativamente grande se le conoce con frecuencia como factor de miedo.

    En la fractura e presenta una zona a la cual se le llama zona elástica, es una zona de vital importancia pues en ella la grieta tiene cierto freno a seguir creciendo por la propiedad elástica de la misma.

    Si el componente sea del material que fuese esta sujeto a cargas cíclicas, esto es, que un punto que en un momento dado está sometido a una fuerza de compresión en otro está sometido a una fuerza de tensión la factura se hace presente más rápido por que se ha llegado a la fatiga, de alguna forma puede llamarse crítica se alcanza antes, esta parte de la mecánica puede calcular el número de ciclos que puede soportar este componente antes de romperse. En fin que el trabajo de esta rama es predecir la vida útil de algún componente.

    Fracturas espectaculares

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  20. Este fenómeno se le conoce como Fatiga.repetidos ciclos de carga y descarga debilitan las piezas a lo largo del tiempo incluso cuando las cargas inducidas están considerablemente por debajo de la tensión de rotura estática e incluso del límite elástico del material.
    La parte de la mecánica que estudia estos, en algunos casos catastróficos sucesos de fatiga y rotura es la mecánica del fractura; en el ámbito de trabajo del que ella se ocupa esta el estudiar porque de las fracturas ocurridas, predecir el tiempo de crecimiento y dirección de la grieta mediante ciertos criterios relacionados con la acumulación de los esfuerzos en el cuerpo del componente.

    *Cuales son las consideraciones que se hacen para ajustar el valor de resistencia a la fatiga obtenido por un ensayo de laboratorio.

    Uno de los métodos más efectivos de aumentar el rendimiento es mediante esfuerzos residuales de compresión dentro de una capa delgada superficial. Cualquier tensión externa de tracción es parcialmente contrarrestada y reducida en magnitud por el esfuerzo residual de compresión.El diseño mecánico de recipientes a presión normalmente se basa en la resistencia del material a cargas consideradas estáticas: presión interna o presión externa, peso propio, peso del fluido, viento y sismo.

    eddy colina
    seccion g-01n

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  21. La fatiga se origina principalmente en los materiales como consecuencia de la aplicación de cargas alternativas, intermitentes o pulsatorias.

    Para piezas como bielas (alternativo), tornillos (intermitente) y cigüeñales o árboles de leva (pulsatorio).


    Si bien es cierto que los esfuerzos medios son inferiores al límite elástico del material, la fatiga se produce porque en un punto próximo a la superficie, se originan esfuerzos locales (concentración de Tensiones) que sobrepasan el límite elástico del material. En consecuencia se pierde cohesión en ese punto y comienza a incubar una grieta que se propaga hasta producir la rotura.

    La fractura característica está compuesta de dos zonas La primera, llamada zona de fatiga, es una superficie lisa, formada paulatinamente a partir de una rnicrogrieta que se desarrolla en macrogrieta como resultado de la repetida acción de la carga sobre la pieza. Después que la grieta de fatiga ocupa una parte considerable de la sección, tiene lugar la rotura en la segunda zona, llamada fractura remanente; en los metales frágiles es de una estructura cristalina gruesa, y en los dúctiles, fibrosa.

    La diferencia entre ambas zonas indica el valor de los esfuerzos a que estuvo sometida la pieza. La grieta generalmente se forma en la superficie, donde se concentran las máximas tensiones de tracción

    La resistencia a la fatiga se caracteriza por el Límite de fatiga, esto es la mayor tensión que aplicada N veces, no provoca la destrucción del metal (N es un Número grande dado en las especificaciones de la Pieza). Su valor se obtiene mediante el ensayo de Fatiga, que consiste en la aplicación de una carga de Flexión sobre probetas giratorias.

    El límite de fatiga depende de los siguientes factores:

    · La tensión media aplicada.
    · La amplitud de la carga.
    · El diseño geométrico.
    · Las condiciones superficiales: buen mecanizado perdigonado (con perdigones de 0,1 a 1 mm) para crear tensiones
    · Los tratamientos de endurecimiento superficial por agregado de carbono, nitrógeno, etc;
    Aumentan la dureza y las tensiones de compresión en la capa exterior.

    · Influencia del medio: fatiga térmica (con restricciones mecánicas),
    · Fatiga con corrosión.
    atte Jennifer Jaramillo
    18782366
    G001/N

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  22. DAVID MARTINEZ
    CI:17.448.047
    ING MECANICA
    SECCION G001

    Este se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas (fuerzas repetidas aplicadas sobre el material) se produce ante cargas inferiores a las cargas estáticas que producirían la rotura. Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionándolo repetidamente se rompe con facilidad, pero la fuerza que hay que hacer para romperlo en una sóla flexión es muy grande. Es un fenómeno muy importante, ya que es la primera causa de rotura de los materiales metálicos (aproximadamente el 90%), aunque también está presente en polímeros (plásticos, composites,...), y en cerámicas.
    Para explicar el fenómeno se propusieron teorías que justificaban la pérdida de resistencia mecánica en la alteración de la estructura interna del acero por campos magnéticos o por el propio giro del eje. Por absurdas que puedan parecer estas teorías, hay que tener en cuenta que por entonces los conocimientos relativos a la estructura interna de los materiales eran muy limitados, aunque se sabía que el proceso de fabricación condicionaba la textura del material confiriéndole unas determinadas propiedades.
    Entre las condiciones que se bebe cumplir debemos tener en cuenta los siguientes aspectos
    Por lo general se tiene que tomar en cuenta varios de esos factores en un caso de diseño determinado. En ocasiones, alguno de esos factores será crítico y, si se satisfacen sus condiciones, ya no será necesario considerar los demás. Por ejemplo, suelen tenerse en cuenta los factores siguientes:
    Propiedades a fatiga de los materiales, Variación de las cargas a fatiga, Opciones de análisis a fatiga, Resistencia, Confiabilidad, Condiciones térmicas, Corrosión Desgaste.Algunos de estos factores se refieren directamente a las dimensiones, al material, al procesamiento o procesos de fabricación o bien, a la unión o ensamble de los elementos del sistema. Otros se relacionan con la configuración total del sistema.

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