Ensayo de Fatiga

Ensayo de Fatiga gy aovicdoc21 10, 2016 | E pagos La fatiga de los materiales se da cuando se ejercen fuerzas repetidas aplicadas sobre el material creando pequeñas grietas que pueden llegar a producir una ruptura del material. Es un fenómeno muy importante, ya que es la primera causa de rotura de los materiales metálicos (aproxmadamente el 90%). 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 sola flexión es muy grande.

La fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras sometidas a ensiones dinámicas y fluctuantes (puentes, automóviles, aviones, etc. ). La falla por fatiga comienza con la formación de una pequeña grieta o fractura que se inicia en un unto foco), donde existe u n alto valor del esf vez iniciada la fractur sfuerzos). una or6 Sv. ipe to resistente de la pieza smin la ruptura. La superfi normalmente presen _ ha que la sección ue acontece por fatiga, definidas: una zona lisa que corresponde a la zona de propagación de la fisura y una zona granulada que corresponde a la propagación de la fractura final.

Objetivos del Ensayo de Fatiga Analizar

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el comportamiento de los materiales metálicos al ser sometidos a un esfuerzo de fatiga flexionante. Reconocer y determinar de manera práctica las distintas propiedades Swipe to vlew next page propiedades mecánicas de los materiales sometidos a esfuerzos de fatiga. Construir e interpretar la g áfica Esfuerzo S-N (esfuerzo – ciclos) correspondiente al material que se le realiza la prueba. Determinar la carga necesaria para poder identificar una falla por fatiga en el material.

Máquinas de ensayo de fatiga Existen varios tipos de ensayos para determinar la vida a fatiga e un espécimen. El más empleado es el de viga rotatoria; este puede ser realizado bien sea con la máquina de Moore o la de tipo viga en voladizo. Las figuras 10 (a) a 10 (d) presentan los modelos de máqunas de ensayo de fatiga por flexión rotativa. Otros modelos como los elaborados por la casa Instron, adjuntan la función de fatiga por tensión axial a las máquinas universales de tracción.

En la figura 10 c puede observarse que la flexión es producida por un cilindro hidráulico, a diferencia del modelo de Moore en el cual, la flexión se da mediante unas pesas. En los ensayos de fatiga por flexión rotativa, se aplica una carga de flexión al espécimen. Seguidamente, se enciende el motor; este gira a un determinado número de rpm. Transcurrido un cierto tiempo, la probeta rompe, y es entonces cuando se toma el valor del número de ciclos y el esfuerzo al cual la probeta rompió para construir el diagrama S-N. urva S-N Estas curvas se obtienen a través de una serie de ensayos donde una probeta del material se somete a tensiones cíclicas con una amplitud máxima relativamente grande (aproximadamente 2/3 tensiones cíclicas con una amplitud máxima relativamente grande aproximadamente 2/3 de la resistencia estética a tracción). Se cuentan los ciclos hasta rotura. Este procedimiento se repite en otras probetas a amplitudes máximas decrecientes. Los resultados se representan en un diagrama de tensión, S, frente al logaritmo del número N de ciclos hasta la rotura para cada una de las probetas.

Los valores de S se toman normalmente como amplitudes de la tensión . Se pueden obtener dos tipos de curvas S-N. A mayor tensión, menor número de ciclos hasta rotura. En algunas aleaciones férreas y en aleaciones de titanio, la curva S-N se hace horizontal ara valores grandes de N, es decir, existe una tensión límite, denominada límite de fatiga, por debajo del cual la rotura por fatiga no ocurrirá Durante el ensayo se somete a la pieza a tensiones alternas hasta el fallo de la misma, definiéndose la tensión alterna como la mitad de la diferencia entre la tensión máxima y mínima aplicadas durante un ciclo (y respectivamente).

El número de ciclos que define la vida total de un componente sometido a cargas cíclicas es la combinación entre el número de ciclos necesario a la iniciación de la grieta y lo que corresponde a u propagación hasta la falla final.

Uso industrial La fatiga, es la causa del ochenta por ciento de las fallas en maquinarlas; los elementos mecánicos trabajan, en su mayoría, bajo condiciones de fatiga, como ejemplo pueden citarse: los peldaños de una escalera metálica, 31_1f6 condiciones de fatiga, como ejemplo pueden citarse: los peldaños de una escalera metálica, las estructuras de los parques donde ejercitan los deportistas, los aparatos de un parque infantil, los ejes de diversas máquinas industnales: moledoras, trituradoras, elevadoras, los aviones, los automóviles, los sistemas de izado de arga en los puertos, entre otros.

Ensayo de Fotoelasticidad Es el método utilizado para el análisis y registro de tensiones mecánicas en componentes, tales como probetas o modelos prácticos transparentes, que bajo carga mecánica tienen efecto de refracción óptica. Usando una luz polarizada se investiga la distribución de tensiones en las probetas. Los filtros de polarización permiten representar en colores la distribución de tensiones.

Principio de la fotoelasticidad El principio básico de la fotoelasticidad se basa en el uso de luz polarizada para dibujar figuras sobre piezas de materiales sótropos, transparentes y continuos, que están siendo sometidas a esfuerzos. La medición se logra al evaluar el cambio del índice de refracción de la pieza al someterse a una carga. Existen dos métodos para realizar ensayos de fotoelasticidad: Transmisión y reflexión.

El primero consiste en reproducir la pieza o estructura de estudio con un material birrefringente (encargado de descomponer un haz de luz en dos componentes ortogonales y transmitirlas en diferentes velocidades). El segundo y más usado consiste en adherir una capa plástica especial sensible al esfuerzo ás usado consiste en adherir una capa plástica especial sensible al esfuerzo sobre la pieza de estudio. Cuando se aplican las cargas de prueba, se ilumina la pieza de ensayo con una luz polarizada desde un polariscopio.

Cuando se observa a través del polariscopio, se revela la distribución total de esfuerzos y se pueden determinar las áreas con altos esfuerzos. Tipos de Polariscopio Polariscopio Plano La instalación consta de dos polarizadores lineales y una fuente de luz. La fuente de luz puede emitir luz monocromática o luz blanca dependiendo del experimento. En primer lugar la luz asa a través del primer polarizador que convierte la luz en luz polarizada plana. El aparato está configurado de tal manera que este plano de la luz polarizada a continuación, pasa a través de la muestra esforzada.

Esta luz se sigue, en cada punto de la muestra y la dirección del esfuerzo principal en ese momento. La luz luego de pasar por el analizador se obtiene el patrón de franjas. 1. Fuente de luz 2. Polarizador 3. Luz linealmente polarizada 4. Modelo bajo carga 5. uz descompuesta en dos componentes de la dirección de la tensión principal 6. Analizador 7. Fracciones horizontales de luz Polariscopio Circular En una configuración de polariscopio circular de dos placas de cuarto de onda se añaden la configuración experimental del polariscopio plano.

La primera placa de cuarto de onda se sitúa entre el polarizador y el espécimen y la segunda placa de cuarto de onda se coloca entre la muestra y el anali polarizador y el espécimen y la segunda placa de cuarto de onda se coloca entre la muestra y el analizador. El efecto de la placa de cuarto de onda después del polarizador lado de la fuente es que tenemos la luz circularmente polarizada que pasa a través de la uestra. La placa de cuarto de onda analizador-side convierte el estado de polarización circular de nuevo a lineal antes de la luz pasa a través del analizador.

Materiales que se utilizan Las sustancias que generalmente se usan para modelos en fotoelasticidad son baquelita, celuloide, gelatina, polímeros transparentes, resinas sintéticas, vidrio y otros productos que son sensibles óptimamente a las tensiones y deformaciones. Los materiales deben tener la propiedad óptica de polarizar la luz cuando se les comprime (sensibilidad óptica) y de transmitirla en lanos de tensiones principales con velocidades que dependen de las compresiones (birrefringencia o doble refracción).

Además deben ser transparentes, elásticos, homogéneos, óptimamente isótropos cuando no están sometidos ni a tensiones ni a deformaciones y bastante libres de deslizamiento, envejecimiento y deformaciones en las aristas. Ejemplos industriales Este tipo de ensayo es muy utilizado en el área de ingeniería mecánica y civil, para fines educativos, científicos e industriales como lo es la aeronáutica, maritima y construcción de estructuras para edificios y puentes.