Fatiga de los materiales - causas - como identificar la causa de la falla? ( VIDEO 2 )

PROFE JN El canal del ingeniero

31 Oct 201912:36

Summary

TLDREn este video, se discuten los temas fundamentales relacionados con la fatiga en los materiales, identificando prácticas de diseño que la generan y cómo se presenta la fracturada de un elemento. Se exploran cuatro elementos que causan fatiga, y se ofrecen soluciones para corregirlas. Además, se analiza cómo quedarán las superficies tras fracturarse por fatiga y se presentan diferentes condiciones de carga y niveles de esfuerzo. El video también incluye una guía para identificar la causa de la falla por fatiga en diferentes elementos y situaciones, proporcionando información valiosa para ingenieros y diseñadores.

Takeaways

🔧 Las prácticas de diseño incorrectas pueden generar fatiga en los elementos, lo que puede conducir a su falla.
🔨 Para prevenir la fatiga, es importante no colocar concentradores de esfuerzo en las áreas de mayor esfuerzo cíclico.
🧐 Cuidar las superficies y seleccionar elementos de rodadura adecuados son formas de corregir y prevenir la fatiga en los materiales.
🛠️ La colocación de estampados en sitios no críticos, así como el cuidado de las superficies y los ensambles adecuados, ayuda a prevenir la fatiga.
🔍 Es fundamental conocer el origen del material y el proceso de fabricación para entender mejor sus propiedades y cómo podrían influir en la fatiga.
📈 La fatiga puede manifestarse de diferentes maneras, como marcas de playa o fisuras, dependiendo de la sección transversal y las condiciones de carga.
🔄 La tensión y la compresión en los elementos afectan la aparición y la extensión de las marcas de playa, siendo más pequeñas en casos de alta tensión nominal.
🔩 La presencia de muesca en los elementos y su forma, ya sea suave o abrupta, influye en cómo se desarrollan las fallas por fatiga.
📊 La flexión unidireccional y la rotación en los ejes muestran patrones de falla distintos, donde las marcas de playa pueden aparecer en diferentes ubicaciones dependiendo del tipo de carga.
🔄 En casos de flexión invertida o torsión, las marcas de playa tienen una orientación específica, como a 45 grados en torsión pura o en ambas extremidades en flexión invertida.
📚 Los ingenieros pueden utilizar tablas de fallas por fatiga provistas por libros de diseño de máquinas y proveedores de materiales para identificar y prevenir fallas en los elementos.

Q & A

¿Cuáles son los temas fundamentales que se discuten en el video sobre diseño y fatiga en los materiales?
-Los temas fundamentales tratados en el video son las prácticas de diseño que generan fatiga en los elementos y la identificación de la región fracturada en un elemento para determinar la causa de la fatiga.
¿Qué se puede hacer para corregir la fatiga causada por concentradores de esfuerzo?
-Para corregir la fatiga causada por concentradores de esfuerzo, se pueden colocar concentradores de esfuerzo en los sitios donde el esfuerzo cíclico es máximo y cuidar las superficies y seleccionar los elementos de rodadura adecuados.
¿Cómo se previene la fatiga en los elementos colocando estampados?
-Se previene la fatiga colocando estampados en sitios no críticos, cuidando las superficies y realizando ensambles apropiados.
¿Por qué es importante conocer el origen del material y el proceso de fabricación en relación con la fatiga?
-Es importante conocer el origen del material y el proceso de fabricación para entender las características y las propiedades del material que pueden influir en su resistencia a la fatiga.
¿Qué muestran las marcas de playa en un elemento fracturado por fatiga?
-Las marcas de playa muestran la progresión de la fractura en el elemento, indicando la región donde comenzó y cómo se extendió hasta la ruptura completa.
¿Cómo varía la apariencia de las marcas de playa según el nivel de esfuerzo nominal?
-Cuando el nivel de esfuerzo nominal es bajo, las marcas de playa llegan más lejos y la región de fractura es más pequeña. Con esfuerzos nominales altos, las marcas de playa son menos extensas y la región de fractura es más grande.
¿Qué diferencia hay en la apariencia de las marcas de playa entre un elemento con muesca suave y uno con muesca abrupta?
-En un elemento con muesca suave, las marcas de playa son menos definidas y su distribución es más uniforme. En cambio, en un elemento con muesca abrupta, las marcas de playa son más evidentes y pueden ser más集中 en ciertas áreas.
¿Cómo se relaciona la flexión unidireccional con la aparición de las marcas de playa en un elemento?
-En flexión unidireccional, las marcas de playa aparecen en un solo lugar si el concentrador de esfuerzo es severo, o en varios lugares si el concentrador es suave, pero ambas situaciones alcanzan una región similar.
¿Cuál es la diferencia en la distribución de las marcas de playa en un elemento rectangular con flexión unidireccional y uno con un agujero?
-En un elemento rectangular con flexión unidireccional y sin agujero, las marcas de playa están a ambos lados. Si el elemento tiene un agujero, las marcas de playa rodean el agujero, uno por encima y otro por debajo.
¿Cómo se identifican las causas de la fatiga en un eje sujeto a flexión rotatoria?
-En un eje sujeto a flexión rotatoria, las marcas de playa aparecen en ambos extremos del elemento, lo que indica que los esfuerzos son altos y la región de fractura es grande.
¿Cómo se forman las marcas de playa en un eje sujeto a torsión pura?
-En un eje sujeto a torsión pura, las marcas de playa se forman radialmente a 45 grados, lo que indica la dirección de la grieta y la forma en que se ha producido la fractura.
¿Por qué es útil tener una guía de análisis de fallas por fatiga en la ingeniería?
-Una guía de análisis de fallas por fatiga es útil para identificar rápidamente las causas de la fractura en un elemento, lo que ayuda a los ingenieros a tomar medidas preventivas y a diseñar componentes más resistentes.

Outlines

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🔧 Elementos y prácticas de diseño que causan fatiga

El primer párrafo aborda los temas fundamentales de la fatiga en los materiales, enfocándose en prácticas de diseño que la generan. Se mencionan cuatro elementos que causan fatiga y cómo corregirlas, como evitar concentradores de esfuerzo, cuidar las superficies y seleccionar elementos de rodadura adecuados. Además, se habla de la importancia de conocer el origen del material y el proceso de fabricación. Se incluyen ejemplos de cómo se ven las superficies después de fracturarse por fatiga, y se analiza la influencia de diferentes condiciones de carga y niveles de esfuerzo en la aparición de marcas de playa en los elementos.

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📏 Análisis de la fractura por fatiga en diferentes elementos

El segundo párrafo se centra en el análisis de la fractura por fatiga en elementos circulares y rectangulares, y cómo esto se ve afectado por la presencia de muescas, secciones transversales redondas o rectangulares, y niveles de esfuerzo nominal. Se describe cómo las marcas de playa varían según el tipo de carga (tensión-tensión o tensión-compresión) y el esfuerzo nominal, y se comparan casos de esfuerzo alto con bajo. También se discute la influencia de perforaciones y la flexión unidireccional en la aparición de marcas de playa y la región de fractura, proporcionando una guía para ingenieros para identificar problemas de fatiga.

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🛠 Consideraciones especiales en la fatiga de ejes y secciones

El tercer párrafo explora casos especiales de fatiga, como la flexión invertida en ejes, la flexión rotatoria y la torsión pura. Se detallan las diferencias en la formación de marcas de playa y la región de fractura en estos escenarios, y cómo se ven afectados por la presencia de concentradores de esfuerzo y el nivel de esfuerzo nominal. Se ofrecen ejemplos visuales de cómo las grietas se forman en cada caso, y se enfatiza la utilidad de las tablas de diseño y las pruebas de los proveedores de materiales para entender mejor la fatiga y prevenir fallos en estructuras mecánicas.

Mindmap

Keywords

💡Fatiga

La fatiga se refiere al deterioro o la fractura de un material sometido a ciclos de tensión y relajación. Es un concepto central en el video, ya que se discute cómo se produce y cómo se pueden identificar las causas. En el guion, se mencionan prácticas que generan fatiga y cómo las superficies se ven afectadas por ella.

💡Diseño

El diseño es el proceso de creación y planificación de un producto o estructura. En el contexto del video, se centra en prácticas de diseño que pueden provocar fatiga en los elementos y cómo se pueden corregir para prevenirla, mostrando la importancia de un diseño adecuado en la ingeniería mecánica.

💡Concentradores de esfuerzo

Los concentradores de esfuerzo son áreas donde se concentra una mayor cantidad de tensión en un material. El guion menciona que se pueden corregir colocando concentradores de esfuerzo en lugares donde es necesario, lo que es crucial para evitar la fatiga.

💡Superficies

Las superficies son las áreas externas de un material o elemento. El script destaca la importancia de cuidar las superficies para prevenir la fatiga, ya que las imperfecciones pueden aumentar el riesgo de fractura.

💡Rodadura

La rodadura se refiere a la erosión de una superficie debido al movimiento. En el video, se sugiere seleccionar elementos de rodadura adecuados para reducir la fatiga en los componentes mecánicos.

💡Fracturada

Una región fracturada es una área de un elemento que ha sufrido una fractura. El guion describe cómo se ven estas regiones después de que se fracturan por fatiga, lo cual es esencial para identificar y prevenir fallas en estructuras.

💡Esfuerzo cíclico

El esfuerzo cíclico es la aplicación repetitiva de tensión y relajación en un material. El video discute cómo el esfuerzo cíclico puede llevar a la fatiga y cómo se pueden prevenir los problemas asociados.

💡Muesca

Una muesca es una imperfección o una irregularidad en una superficie. En el script, se menciona que las muescas suaves o abruptas pueden influir en cómo se produce la fatiga y en la apariencia de las marcas de playa.

💡Marcas de playa

Las marcas de playa son líneas que indican la propagación de una fractura por fatiga. El guion describe cómo estas marcas se forman y se relacionan con el nivel de esfuerzo y el tipo de carga aplicada.

💡Sección transversal

La sección transversal es la forma que toma una estructura cuando se corta perpendicularmente a su eje. El video analiza cómo diferentes secciones transversales, como redondeadas o rectangulares, afectan la fatiga y la fractura de los materiales.

💡Flexión

La flexión es el cambio de forma de un material bajo tensión o presión. El guion discute cómo la flexión, ya sea unidireccional o rotatoria, puede influir en la fatiga y en la formación de marcas de playa.

💡Torsión

La torsión es la deformación de un eje o estructura bajo un momento de torsión. En el video, se muestra cómo la torsión puede causar fatiga, especialmente cuando hay un concentrador de esfuerzo presente.

Highlights

El video trata sobre los temas fundamentales de la fatiga en los materiales y cómo identificarla en elementos fracturados.

Se presentan cuatro elementos que causan fatiga en los materiales y cómo corregirlos.

Se sugiere no colocar concentradores de esfuerzo en sitios de esfuerzo cíclico máximo para prevenir la fatiga.

Cuida las superficies y selecciona elementos de rodadura adecuados para reducir la fatiga.

Colocar estampados en sitios no críticos y hacer ensambles apropiados previene la fatiga.

Es importante conocer el origen del material y el proceso de fabricación para entender la fatiga.

Se analiza cómo quedan las superficies tras fracturarse por fatiga en diferentes condiciones de carga y niveles de esfuerzo.

Se describen las marcas de playa y su relación con la ruptura inmediata en materiales sometidos a tensión.

Se comparan las marcas de playa en elementos con esfuerzo nominal bajo y alto, y su influencia en la resistencia a la fractura.

Se explica cómo las muescas suaves o abruptas afectan la apariencia de las marcas de playa en la fatiga.

Se analiza el efecto de la flexión unidireccional en la formación de marcas de playa y la región de fractura.

Se discute la influencia del esfuerzo nominal en la extensión de las marcas de playa en elementos rectangulares.

Se presentan casos especiales de fatiga en ejes, como la flexión invertida y su impacto en la formación de marcas de playa.

Se describe cómo las rotaciones horarias en ejes rotativos afectan la formación de marcas de playa.

Se analiza la diferencia en la formación de grietas en torsión pura y con concentradores de esfuerzo.

Se ofrece una guía para ingenieros para identificar la causa de la falla por fatiga en diferentes tipos de elementos y condiciones de carga.

Se menciona que las tablas de fatiga son comunes en libros de diseño de máquinas y son suministradas por proveedores de materiales.

Se concluye el video invitando a los espectadores a ver el próximo vídeo sobre este tema.

Transcripts

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[Música]

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