Fatiga Por Torsion

RESISTENCIA A LA FATIGA POR TORSION

Dado que el fenómeno de fatiga está relacionado con la existencia de zonas del material con deformación plástica localizada y dado que la fluencia en materiales dúctiles está determinada por el criterio de Von-Mises, resulta natural esperar alguna relación entre este criterio y la resistencia a la fatiga bajo condiciones de carga biaxial, incluyendo torsión. Esta relación se muestra en la Fig. 9.10, (que no es otra cosa que la elipse de Von-Mises en la que se ha reemplazado la tensión de fluencia por Sn), de la que se deduce que el límite de fatiga en torsión alternativa (σ1 = -σ2), es Sn = 0.58 S’n. Esto puede ser tenido en cuenta alternativamente, adoptando un Factor de Carga CL = 0.58 para el caso de torsión. Dado que los gradientes de tensiones presentes en torsión son similares a los de flexión, no resulta inesperado que como en flexión, la resistencia a la fatiga en torsión para 103 ciclos sea 0.9 SuS, donde SuS es la resistencia última en corte. En el caso de no disponer del valor de SuS, puede utilizarse la siguiente relación empírica para aceros: SuS = 0.8 Su.

Fig. 9. 10 Curva σ1 - σ2 para tensión alternativa en materiales dúctiles.

Extensos estudios realizados por Smith proporcionan algunos resultados muy interesantes sobre la fatiga por torsión pulsante. El primer resultado de Smith, basado en 72 ensayos, demuestra que la existencia de un esfuerzo uniforme torsional no mayor que la resistencia a la fluencia en torion no tiene efecto en el limite de resistencia a la fatiga torsional, a condición de que el material sea dúctil. Pulido, libre de mellas y cilíndrico.

El segundo resultado de Smith se aplica a materiales con esfuerzos concentrados, mellas o imperfecciones superficiales. En este caso, determina que el limite de fatiga por torion disminuye de forma monótona con el constante esfuerzo por torsión. Como la gran mayoría de las partes tendrán superficies con algunas imperfeccion

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es, este resultado indica que la aproximación de Gerber de la energía de distorsión, la de la energía de distorsión elíptica y otras aproximaciones son útiles. Joerres, de Associated Springbarnes Group, confirma los resultados de Smith y recomienda el uso de la relación de Goodman modificada para torsión pulsante. Al construir el diagrama de Goodman modificada para torsión pulsante. Al construir el diagrama de Goodman, Joerres utiliza:

Ssu= 0.67Sut

Pruebas a la fatiga torsional.- Estas se efectúan en un espécimen cilíndrico sujeto a una carga torsional totalmente alternante . Los puntos de falla, para torsión y la flexion alternantes en pruebas de esfuerzos biaxiales, están marcados en los ejes σ1 – σ3 de la figura. Para un material ductil la resistencia a la fatiga torsional (o limite a la fatiga

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