Diseño para Fatiga - webaero

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5. EFECTOS UMBRAL En el caso de carga de amplitud constante, los efectos umbral son directos; si el campo del coeficiente de intensidad de tensión aplicada es inferior al valor umbral, la velocidad de propagación de la grieta es cero. Cuando se tiene en cuenta la magnitud inherente del defecto o imperfección inicial asociada a un material y geometría de fabricación particular, es posible observar que el coeficiente de intensidad de tensión umbral corresponderá a un nivel de tensión del límite de fatiga por debajo del cual no se propagarán las grietas. En vista de esto, una vez más el enfoque de la fractura y el de S-N convencional coinciden. En el caso de carga de amplitud variable, los efectos del umbral revisten una mayor complejidad. En las longitudes de grieta cortas, es posible que los rangos de tensión inferiores sean insuficientes para hacer que el coeficiente de intensidad de tensión supere el umbral, pero puede que los rangos de tensión mayores sean suficientes para hacer que se produzca la propagación de la grieta. A medida que la grieta aumenta de longitud bajo la acción de los rangos de tensión mayores, también aumenta el coeficiente de intensidad de tensión debido a los rangos de tensión menores. Estos rangos de tensión menores irán activándose progresivamente para empezar a impulsar la grieta. En ese momento resulta necesario calcular la longitud de la grieta a la que cada una de los rangos de tensión se activa y efectuar la integración de la propagación de la grieta entre los límites para cada una de estas etapas haciendo uso de la serie apropiada de rangos de tensión activas, tal y como se muestra en el Ejemplo 3. Ejemplo 3 Problema: en el caso de la chapa y de la carga del Ejemplo 2, el coeficiente de intensidad de tensión umbral es de 100 N/mm -3/2 y la carga se aplica durante un período de ocho años. Determinar las magnitudes de la grieta a la que los diferentes niveles de tensión se activan, así como la magnitud de la grieta final resultante, contando con los efectos umbral. 326 Solución: para determinar las magnitudes de la grieta a las que los diferentes niveles de tensión se activan es necesario utilizar la ecuación: Δ Kth = Δ Kth = 1,12 Δσ πai (21) Esta ecuación proporciona los siguientes resultados para los rangos de tensión en cuestión, con un valor umbral de 100 N/mm -3/2 . Rango de tensión Magnitud de la grieta N/mm 2 umbral mm 120 0,18 100 0,25 80 0,40 60 0,70 40 1,58 20 6,34 A partir de la tabla anterior resulta posible observar que, en el caso de una grieta inicial de 2 mm, todos los rangos de tensión de 40 N/mm 2 y superiores superan el umbral desde el principio, mientras que el rango de tensión de 20 N/mm 2 no se hace efectiva hasta que la grieta ha alcanzado un tamaño de 6,34 mm. Ahora es necesario dividir la integración de la propagación de la grieta en dos etapas, de 2 mm a 6,34 mm y de 6,34 mm hasta la magnitud final. Esto se hace así: 6,34 ⎡ 2 ⎤ ⎢− ⎥ ⎣ a ⎦2 = 1,114 × 10 -12 (120 3 × 10 2 + 100 3 × 10 3 + 80 3 × 10 4 + 60 3 × 10 5 + 40 3 × 10 6 ) xy (22) donde y es el número de años necesarios para que la grieta se propague hasta 6,34 mm bajo los rangos de tensión de 40 N/mm 2 y superiores. La solución a esta ecuación proporciona un resultado de y = 6,05 años. Para la vida total de 8 años, el resto de la vida para la segunda etapa, con todos los rangos de tensión actuando, es de 1,95 años. Entonces el comportamiento de la propagación de la grieta integrado se convierte en:
a f ⎡ 2 ⎤ ⎢− ⎥ ⎣ a ⎦6,34 = 1,114 × 10 -12 (120 3 × 10 2 + 100 3 × 10 3 + 80 3 × 10 4 + 60 3 × 10 5 + 40 3 × 10 6 + 20 3 × 10 7 ) 1,95 (23) EFECTOS UMBRAL Esto conduce a una magnitud final de la grieta de 22,5 mm. El efecto del umbral ha consistido en eliminar los daños causados por el rango de tensión menor hasta que la grieta ha alcanzado 6,34 mm y, por lo tanto, ampliar la vida para la propagación de la grieta hasta el orden de 20 mm de 5 a 8 años. 327
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Resistencia a la fatiga N/mm 2 (a 1
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Carrera de tensiones Δ σ (N/mm 2
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4. PARÁMETROS DE TENSIÓN POR FATI
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El primer paso consiste en descompo
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Estado I Superficie libre Direcció
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En el caso de componentes de la vid
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7. PROCEDIMIENTO DE RECUENTO DE CIC
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1. INTRODUCCIÓN Las secciones huec
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Estructura Carga en un diagrama de
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Coeficiente de la concentración de
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Campo total de deformación Noruega
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te las tiras Almen, que son pequeñ
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