RESISTENCIA A LA FATIGA

3.5. RESISTENCIA A LA FATIGA

Como se muestra en la figura 3-6, una región de la fatiga de bajo ciclaje se extiende desde N=1 hasta casi 103 ciclos. En esta región la resistencia a la fatiga Sf sólo es un poco menor que la resistencia a la tensión . Mischke suministró un

método analítico para las regiones de bajo y alto ciclaje, en donde se requieren los parámetros de la ecuación de Manson-Coffin, más el exponente de endurecimiento por deformación m. Con frecuencia los ingenieros habrán de trabajar con menos información.

En la figura 3-6 se indica que el dominio de fatiga de alto ciclaje se extiende desde 103 ciclos para los aceros hasta la vida de resistencia a la fatiga límite Ne, que es aproximadamente de 106 a 107 ciclos. La experiencia ha mostrado que los datos de fatiga de alto ciclaje se rectifican por medio de una transformación logarítmica para el esfuerzo y los ciclos a la falla.

En forma empírica, el ajuste común de la curva está dado , donde

N es ciclos a la falla y las constantes a y b se definen por los puntos 103, Sf y 106, se con :

(3-5)

(3-6)

Si se da un esfuerzo completamente invertido , el número de ciclos a la falla se expresa como:

(3-7)

3.6. FACTORES QUE MODIFICAN EL LÍMITE DE RESISTENCIA A LA FATIGA

Se ha visto que la probeta para el ensayo en máquina rotativa estilizada en el laboratorio para determinar los límites de resistencia a la fatiga, se prepara con mucho cuidado y se ensaya bajo condiciones muy controladas. No es posible esperar que el límite de resistencia a la fatiga de un elemento mecánico o estructural iguale los valores obtenidos en el laboratorio. Algunas diferencias incluyen

• Material: composición, base de falla, variabilidad.

• Manufactura: método, tratamiento térmico, corrosión por frotamiento, condición superficial, concentración de esfuerzo.

• Entorno: corrosión, temperatura, estado de esfuerzos, tiempos de relajación.

• Diseño: forma, vida, estado de esfuerzos, concentración de esfuerzo, velocidad, rozamiento, ludimiento.

Marin identificó factores que cuantifican los efectos de la ecuación superficial, el tamaño, la carga, la temperatura y varios otros puntos. La cuestión respecto a ajustar el límite de resistencia a la fatiga por medio de correcciones substractivas o multiplicativas se resolvió mediante un extenso análisis estadístico de acero 4340 (horno eléctrico, calidad de aeronave), en el que se determinó un coeficiente de correlación de 0.85 para la forma multiplicativa, y 0.40 para la forma aditiva. Por lo tanto, una ecuación de Marin se escribe

(3-8)

Donde:

• ka = factor de modificación de la condición superficial.

• kb= factor de modificación del tamaño (determinística).

• kc= factor de modificación de la carga.

• kd= factor de modificación de la temperatura.

• Ke= factor de modificación de efectos varios.

• S’e= límite de resistencia a la fatiga en viga rotatoria.

• Se= límite de resistencia a la fatiga en la ubicación crítica de una parte de máquina en la geometría y condición de uso.

Cuando nos e dispone de ensayos de resistencia a la fatiga de partes, las estimaciones se hacen aplicando los factores de Marin al límite de resistencia a la fatiga.

3.6.1. FACTOR DE SUPERFICIE ka

El factor de modificación depende de la calidad del acabado de la superficie de la parte y de la resistencia a la tensión. A fin de determinar expresiones cuantitativas para acabados comunes de parte de máquinas (esmerilada,

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