Diseño para Fatiga - webaero

5.2 Soldaduras Mejoradas
y Efectos del Tamaño
Los efectos del tamaño en componentes
entallados se atribuyen generalmente a tres orígenes
[13]: un efecto del tamaño industrial, un
efecto del tamaño estadístico o un efecto del
tamaño del gradiente de la tensión o geométrico.
Los efectos del tamaño industriales se
producen como consecuencia de diferencias en
los parámetros de fabricación, que generalmente
ocasionan una menor resistencia mecánica de
las piezas con mayor espesor. También las tensiones
residuales y la calidad superficial pueden
variar con el espesor.
Los efectos estadísticos del tamaño surgen
como consecuencia de la mayor probabilidad
que hay de encontrar un defecto importante
en un volumen grande de material en comparación
con un volumen menor.
Los efectos del tamaño geométricos son
producto del gradiente de la tensión en la raíz de
la entalladura. Incluso si se mantiene la escala
geométrica, el gradiente de la tensión es
más acusado para la parte de mayor K
t
espesor y las fisuras se propagarán en
un rango de tensión mayor. Si no se
mantiene la escala geométrica, lo cual 3,0
es normalmente el caso de las uniones
soldadas, el coeficiente de amplificación
de la tensión aumenta con el espesor,
2,5
véase la figura 14.
Los cálculos de la mecánica de la
fractura [14] han demostrado que la
influencia del espesor aumenta con el
coeficiente de concentración de tensiones
de la unión. Un análisis estadístico
de datos publicados acerca de los efectos
del tamaño en las uniones soldadas
proporcionó un exponente del tamaño
de n = 0,33 para las uniones no sometidas
a técnicas de mejora y de n = 0,20
para las uniones mejoradas, donde n es
el exponente del tamaño en la ecuación
de corrección del espesor
2,0
1,5
MÉTODOS DE MEJORA…
S/S o = (t o /t) n (1)
Se ha demostrado que esta tendencia a la
disminución de la influencia del tamaño para las
piezas débilmente entalladas o no entalladas se
da en el caso de los componentes mecánicos y
se ha propuesto la siguiente relación entre n y el
coeficiente de concentración de tensiones [13]
n = 0,1 + 0,14logK t
5.3 Modificaciones Futuras
de las Reglas de Cálculo
(2)
La situación actual de los métodos de
mejora no es satisfactoria debido a que varios
métodos con capacidad demostrada para mejorar
la resistencia a la fatiga de una gran variedad
de probetas a escala reducida, así como de
componentes estructurales de gran tamaño, no
están incluidos en las reglas para el cálculo.
Además, las reglas europeas [5, 7, 13], que consideran
la misma mejora en todas las vidas, no
se muestran consistentes con resultados de
pruebas que indican que las mayores mejoras se
5 100 150
t
ρ = const.
t(mm)
Figura 14 Aumento del coeficiente de cálculo de la concentración de
las tensiones según el aumento del espesor de la chapa,
debido a que no se mantiene la escala geométrica del borde
de la soldadura
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