Fatigue (Strength-Number of Cycles) SN-DIAGRAMS in Under 10 Minutes!

Summary

El video aborda la falla por fatiga en materiales, explicando cómo la deformación plástica y las concentraciones de estrés pueden llevar a fallas estructurales. Se presentan conceptos clave como el esfuerzo medio y el esfuerzo alternante, y se introduce el diagrama SN, que relaciona el esfuerzo con el número de ciclos hasta la falla. Se discuten las clasificaciones de fatiga, destacando la importancia del límite de resistencia. Un ejemplo práctico ilustra cómo calcular el factor de seguridad y la vida útil de una viga sometida a esfuerzos cíclicos. El próximo video se enfocará en factores modificadores que afectan el límite de resistencia en condiciones reales.

Takeaways

• 😀 La deformación plástica ocurre cuando las concentraciones de estrés superan la resistencia al rendimiento, llevando a fallos microestructurales.
• 😀 A diferencia de los enfoques de falla por fractura, la fatiga no utiliza conceptos como longitud de grieta o tenacidad de fractura.
• 😀 La vida útil de un componente se predice comparando su operación prevista con el comportamiento de especímenes de prueba experimentales.
• 😀 En el método de vida por estrés, se comparan tensiones nominales constantes con una propiedad de resistencia que disminuye con el tiempo.
• 😀 La tensión media (σm) es el promedio entre la tensión mínima y máxima, mientras que la tensión alternante es la amplitud entre estos valores.
• 😀 Las tensiones completamente reversas son comunes y útiles en aplicaciones como el diseño de ejes, donde las tensiones varían continuamente.
• 😀 Se utiliza una máquina de flexión para medir la resistencia a la fatiga de un material sometido a cargas cíclicas.
• 😀 El gráfico SN (o curva de vida por estrés) muestra la relación entre la resistencia a la fatiga y el número de ciclos de carga.
• 😀 La resistencia a la fatiga se clasifica en fatiga de bajo ciclo (menos de 1,000 ciclos) y de alto ciclo (más de 1,000 ciclos).
• 😀 Para ciertos materiales, existe un límite de resistencia a la fatiga, por debajo del cual se garantiza una vida infinita del componente.

Q & A

¿Qué sucede cuando la concentración de estrés supera la resistencia al flujo?

Cuando la concentración de estrés supera la resistencia al flujo, ocurre una deformación plástica, lo que puede provocar fallas microestructurales en el material.

¿Cuál es la diferencia entre la fractura por fatiga y la fractura mecánica?

La fractura por fatiga no utiliza conceptos de mecánica de fractura como la longitud de la grieta, sino que predice la vida útil al comparar las tensiones nominales con las propiedades de resistencia que disminuyen con el tiempo.

¿Qué son las tensiones medias y alternantes?

La tensión media (σₘ) es el promedio entre la tensión máxima y mínima, mientras que la tensión alternante es la mitad de la diferencia entre la tensión máxima y mínima.

¿Qué es el diagrama S-N?

El diagrama S-N, o diagrama de vida por fatiga, muestra la relación entre la resistencia a la fatiga y el número de ciclos, ayudando a predecir la vida útil del material bajo cargas cíclicas.

¿Cómo se clasifica la fatiga cíclica?

La fatiga cíclica se clasifica en fatiga de bajo ciclo, que ocurre con menos de 1,000 ciclos, y fatiga de alto ciclo, que se presenta con más de 1,000 ciclos.

¿Qué es el límite de resistencia y cómo se determina?

El límite de resistencia es el valor de tensión por debajo del cual un material puede tener vida infinita. Se estima como la mitad de la resistencia última para algunos materiales, como el acero.

¿Cómo se calcula el factor de seguridad en un ejemplo dado?

El factor de seguridad se calcula comparando la resistencia a la fatiga con la tensión completamente invertida aplicada. Si la tensión es menor que la resistencia a la fatiga, el factor de seguridad será mayor que 1.

¿Qué sucede con los materiales que no tienen un límite de resistencia?

Algunos materiales, como las aleaciones de aluminio, no tienen un límite de resistencia claro y pueden fallar con tensiones más bajas durante ciclos prolongados.

¿Cómo se utiliza el diagrama S-N en el diseño de componentes?

El diagrama S-N se utiliza para relacionar la resistencia a la fatiga con el número de ciclos, permitiendo a los ingenieros estimar la vida útil de los componentes sometidos a cargas cíclicas.

¿Qué se abordará en futuros videos sobre el límite de resistencia?

En futuros videos se discutirán factores modificadores del límite de resistencia que afectan la resistencia a la fatiga de componentes reales en comparación con especímenes ideales.