Resistencia a la fatiga superficial
Enviado por Gabriela_54 • 29 de Noviembre de 2017 • Documentos de Investigación • 1.205 Palabras (5 Páginas) • 541 Visitas
6-16 Resistencia a la fatiga superficial
El mecanismo de la fatiga superficial no se ha comprendido por completo. La zona de contacto afectada, en ausencia de tracciones superficiales de cortante, recibe esfuerzos principales de compresión. La fatiga rotativa tiene sus grietas desarrolladas en o cerca de la superficie cuando hay esfuerzos de tensión, que están asociados con la propagación de la grieta hasta la falla catastrófica.
Buckingham realizó diversos ensayos relacionando la fatiga a ciclos con la resistencia a la fatiga (presión de contacto hertziana). En esta sección se estudia una propiedad de materiales de acoplamiento llamada resistencia a la fatiga superficial por cortante. [pic 1]
Para determinar la resistencia a la fatiga superficial de materiales en contacto, Bucking-ham diseñó una máquina simple para probar un par de superficies de contacto por rodamiento. Él, y posteriormente Talbourdet, reunieron grandes cantidades de datos de muchos ensayos. Buckingham definió un factor carga-esfuerzo, también llamado factor de desgaste, que se deriva de las ecuaciones de Hertz. Las ecuaciones de cilindros en contacto se determinan como:
[pic 2]
Donde
b= semiancho del área rectangular de contacto
F= fuerza de contacto
l= longitud de los cilindros
v= relación de Poisson
E= módulo de elasticidad
d= diámetro del cilindro
El radio del cilindro sea 2r=d. sise designa la longitud de los cilindros como w, en vez de l y s elimina el signo de la raíz cuadrada la ecuación se convierte en:
[pic 3]
Se define la resistencia a la fatiga superficial Sc usando:
[pic 4]
Como
[pic 5]
También se le pude llamar resistencia de contacto, resistencia a la fatiga por contacto o resistencia a la fatiga hertziana.
La resistencia es la presión de contacto que después de un numero especificado de ciclos causara la falla en la superficie. Esas fallas se llaman desgastes porque suceden después de un tiempo muy largo. Al sustituir el valor b y sustituyendo en la ecuación y reordenando se obtiene: [pic 6]
[pic 7]
La expresión de la izquierda consiste en parámetros que un diseñador quizá desee controlar de forma independiente. La expresión central representa propiedades inherentes del material y de su especificación de condición. La tercera expresión es el parámetro K1, factor esfuerzo-carga de Buckingham, que se determina mediante un aditamento de ensayo con valores F, w, r1, r2 y el número de ciclos asociado con la primera evidencia tangible de fatiga. En estudios de engranes se utiliza un factor K similar:
[pic 8]
donde se define como 1/(πC2P), de manera que
[pic 9]
Los experimentos demuestran que los datos de K1 contra N, Kg contra N y SC contra N se rectifican por una transformación log-log. Lo anterior sugiere que
[pic 10]
Los 3 exponentes están dados por:
[pic 11]
Los datos sobre acero endurecido por inducción sobre acero dan (SC)107=271 kpsi y (SC)108=239 kpsi, por lo cual β, de la ecuación es:
[pic 12]
Puede ser de interés que la American Gear Manufacturers Association (AGMA) utilice
β= −0.056 entre
Una correlación que ha permanecido mucho tiempo para aceros entre
SC y HB a ciclos es[pic 16]
[pic 17]
La AGMA emplea
[pic 18]
Como esta ecuación no es lineal en su transformación esfuerzo-carga, el diseñador debe decidir si la pérdida de función denota incapacidad para soportar la carga. Si es así, para encontrar el esfuerzo permisible, se divide la carga F entre el factor de diseño nd
[pic 19]
y [pic 20] . Si la pérdida de función se enfoca sobre el esfuerzo, entonces [pic 21]
6-17 Análisis estocástico
Los métodos de análisis estocástico que se presentan aquí constituyen las directrices que permiten al diseñador obtener una buena comprensión de los diferentes aspectos involucrados y ayudan a desarrollar un diseño seguro y confiable.
Límite de resistencia a la fatiga
Para comenzar, se presenta un método para estimar los límites de resistencia a la fatiga, el método de correlación de la resistencia a la tensión. La relación =Se/Sut se llama [pic 22]
relación de fatiga. Gough informó sobre la naturaleza estocástica de la relación de fatiga de varias clases de metales. En ausencia de ensayos, los ingenieros emplean la [pic 23]
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