Fatiga de los materiales - causas - como identificar la causa de la falla? ( VIDEO 2 )
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
🔧 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.
📏 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.
🛠 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
💡Diseño
💡Concentradores de esfuerzo
💡Superficies
💡Rodadura
💡Fracturada
💡Esfuerzo cíclico
💡Muesca
💡Marcas de playa
💡Sección transversal
💡Flexión
💡Torsión
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
i
[Música]
e
[Música]
hola amigos de youtube espero que se
encuentren bien en este vídeo vamos a
ver los temas fundamentales lo primero
son prácticas de diseño que generan
fatiga en los elementos y la segunda
parte vamos a mirar la región fracturada
de un elemento y a identificar qué causó
la fatiga en ese elemento bueno y
empecemos miremos cuatro elementos que
causan fatiga en los materiales
[Música]
es el primero que vamos a ver se puede
corregir no colocando concentradores de
esfuerzo en los sitios donde el esfuerzo
cíclico es máximo
este segundo elemento se puede corregir
cuidando las superficies y seleccionando
los elementos de rodadura adecuados
[Música]
[Música]
este tercero se previene colocando
estampados en sitios no críticos
cuidando las superficies y haciendo
ensambles apropiados
[Música]
para este cuarto elemento en lo posible
hay que saber de dónde viene nuestro
material y cuál fue el proceso que se
empleó para la fabricación
[Música]
[Música]
[Música]
[Música]
a continuación vamos a ver aquí cómo
quedan las superficies una vez se han
fracturado por fatiga y esta práctica
puede ser producida por componentes
suaves de muesca cierto
o puede ser que no haya modesta
con secciones transversales redondas
como éstas o con secciones rectangulares
como estas y esto bajo diferentes
condiciones de carga y diferentes
niveles de esfuerzo entonces hagamos el
análisis entonces la primera parte estas
del grupo dice tensión tensión o tensión
compresión entonces si mi elemento están
sometidos a tensión y tensión esto
quiere decir que pasa de un valor de
tensión a un valor de tensión superior o
de un valor de tensión a un valor de
compresión y además el nivel de esfuerzo
nominal es alto entonces fíjese acá las
marcas de playa estas son las marcas de
playa y esta parte corresponde a la
ruptura inmediata entonces si comparamos
estas tres con estas tres que son
esfuerzo nominal bajo vemos que en un
esfuerzo nominal bajo las marcas de
playa llegan más lejos claro porque los
esfuerzos son bajos
entonces estas marcas de playa pueden ir
más lejos y como los esfuerzos son bajos
va a soportar más el material antes de
fracturarse aquí como los esfuerzos
nominales son altos
pues al haber alto esfuerzo se deja una
región pequeña de marcas de playa y
luego se viene la fractura súbita en
estos tres casos dicen que acá no hay
muesca simplemente se presenta una
fisura acá hay una muesca que es
significativa pero es suave en cambio
aquí hay una muesca abrupta entonces
fíjense cómo van a quedar las marcas de
playa esto se puede usted lo pueda
cerrar en ejes que hayan fallado debido
a fatiga miremos para los elementos
rectangulares entonces aquí están los
elementos rectangulares exactamente
igual esfuerzo nominal alto esfuerzo
nominal bajo aquí está el elemento
rectangular cierto aquí están las
muescas una muesca suave una muesca
abrupta severa
listo y si están intención tensión o
tensión compresión entonces dice que las
marcas de playa aparecen aquí a un lado
del elemento casi teniendo a una esquina
ahora en el caso de que mi elemento
rectangular esté perforado como acá y
esté sometido a atención tensión dice
que las marcas de playa van a aparecer
aquí rodeando el agujero pero uno por
encima y el otro por debajo de lado a
lado
igual acá mire cuando desee ver acá
me perforación
y dicen que esta región es pequeña aquí
esta región es grande cierto es la misma
situación tensión tensión o tensión
compresión pero aquí la que el esfuerzo
nominal es bajo entonces como el
esfuerzo nominal es bajo ya dijimos que
esto se esta región se proyecta grande y
la región de fractura es una región
pequeña
el siguiente caso de su elección de
unidireccional también cuando hay
flexión en una sola dirección un
elemento que está sufriendo flexión solo
flexión y en una dirección
es muy parecida a la parte de arriba
cierto lo único es que por ejemplo acá
donde el concentrador es severo dice que
se presentan como 33 lugares donde se
inició la grieta aquí presentan un solo
lugar donde se inició la grieta pero
alcanzan casi la misma región y tienen
acá siempre la misma forma que éste es
más suave éste es más abrupta cuando es
flexión unidireccional ahora cuando el
esfuerzo nominal es bajo pues esta
región ya sabemos que llega más abajo
miren y es muy parecida muy similar lo
que pasa es que fíjese en que aquí está
la gran diferencia no estas regiones
pequeñas de región es un poquito más
grande
ahora para las secciones rectangulares
si el esfuerzo me nominal es alto la
gráfica va a corresponder a esto
gráfico en dobles fuerzas nominales alto
y las secciones rectangulares ahora
cuando la sección es rectangular y lleva
adicionalmente un agujero
y tiene flexión en una sola dirección
entonces el patrón es este dicen que es
diferente al de arriba no porque el de
arriba las las marcas de playa están a
ambos lados y uno en la parte superior y
la otra en la parte superior inferior en
cambio está aquí ambos en la parte
superior y ya está también a ambos lados
pero ambos en la parte superior acá
están uno en la parte superior y otro en
la parte inferior
igual acá cuando el concentrador de
fuerza aseveró entonces fíjese que esto
se extiende más estas marcas se
extienden más
bueno y si el esfuerzo nominal es bajo
pues ya dijimos está la región baja más
aquí también es a ambos lados en la
parte superior las marcas de playa y
también pero esta región ya es muy
pequeña
esto constituye una guía para que cuando
ustedes estén trabajando ya como
ingenieros y un material falle por
fatiga ustedes puedan identificar si hay
una concentración de esfuerzo alto o es
una concentración de esfuerzo abajo
dependiendo de las regiones y
dependiendo si es un elemento circular
un eje pues un elemento rectangular y
dependiendo de las los concentradores de
esfuerzo si son altos o si son suaves
esta tabla que le estoy mostrando acá
usted la encuentra en todos los libros
de diseño de máquinas
pero también las suministra los
proveedores de acero roedores de acero
también tienen estas tablas de sus
aceros y es que ellos hacen ensayos con
probetas y le muestran a usted la forma
de falla a la fatiga dependiendo de los
tipos de carga y dependiendo de la
situación de esfuerzo bueno hay casos
especiales por ejemplo en los ejes la
parte de flexión invertida entonces
fíjense cómo si se invierte el ciclo de
flexión de un lado al otro pues en ambos
extremos van a existir las marcas de
playa en ambos extremos y dicen acá una
cosa esta región pues es grande ya
sabemos que los esfuerzos son altos
entonces la región de fractura es grande
aquí la región de fractura es pequeña
pero las marcas de playa están en ambos
extremos del elemento del elemento ahora
cuando se trata de flexión rotatoria o
lo que se conoce como viga rotatoria es
decir un eje que está flexionada y está
rotando pues aquí no está enseñando cómo
hacer la falla cómo hacer la superficie
cómo va a quedar la superficie después
de la falla y miren cómo se forman las
marcas de playa qué forma van a tener
bueno aquí están diciendo que la
rotación es en el sentido horario no que
se está rotando en el sentido horario
acá alto cicla ge acá bajo ciclos perdón
alta cantidad de esfuerzo baja cantidad
de esfuerzo y cuando es netamente
torsión solamente torsión
entonces especialmente para ejes que
trabajan solamente a torsión entonces
fíjense acá como la grieta va a quedar a
45 grados se va a ir una grieta de esta
forma y va a ser a 45 grados ahora sí
si hay un concentrador de esfuerzo acá y
este está trabajando sólo en torsión
fíjense fíjense las marcas de playa que
son radiales ya no son como éstas que
son esféricas sino que son radiales eso
quiere decir que estaba trabajando en
neta torsión el eje son radiales
y las regiones pues obviamente esta es
la región de fractura cierto aquí la
región de fractura es mucho más pequeña
debido a los bajos esfuerzos entonces
cuando ustedes tengan un caso de esos
pues simplemente vienen y recurren a
estas tablas y ya les da una guía para
saber cómo falló ese elemento o por qué
fallo ese elemento bueno con esto acaba
nuestro vídeo y mi invitación a que vean
el siguiente vídeo de este tema
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