Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

CAPÍTULO 9 Soldadura, adhesión y diseño de uniones permanentes 479
En ausencia de una componente media, el factor de seguridad a la fatiga n f está dado por
Respuesta
n f = S se 12 000
=
τ a 2 545 = 4.72
EJEMPLO 9-6
La tira de acero 1018 de la figura 9-22 se somete a una carga aplicada en forma repetida de
2 000 lbf (F a = F m = 1 000 lbf). Determine el factor de seguridad de resistencia a la fatiga
de la estructura soldada.
Solución De la tabla 6-2, p. 280, k a = 39.9(58) −0.995 = 0.702.
A = 2(0.707)0.375(2) = 1.061 pulg 2
Para un esfuerzo cortante uniforme sobre la garganta k b = 1.
De la ecuación (6-26), p. 282, k c = 0.59. De las ecuaciones (6-8), p. 274, y (6-18), p.
279,
S se = 0.702(1)0.59(1)(1)(1)0.5(58) =12.0 kpsi
De la tabla 9-5, K fs = 2. Sólo está presente el cortante primario:
τ a = τ m = K fsF a
A
=
2(1 000)
1.061
= 1 885 psi
Según la ecuación (6-54), p. 309, S su 0.67S ut . Esto, junto con el criterio de falla por fatiga
por esfuerzos cortantes de Gerber, que se presenta en la tabla 6-7, p. 299, da
⎡
⎤
n f = 1 0.67S 2 2
ut τ a
2τ m S se
⎣−1 + 1 +
⎦
2 τ m S se 0.67S ut τ a
⎧
⎫
Respuesta n f = 1 0.67(58)
2 1.885
⎨
2
2(1.885)12.0
⎬
−1 + 1 +
2 1.885 12.0 ⎩ 0.67(58)1.885 ⎭ = 5.85
Figura 9-22
Viga I W 4 × 13 pulg
1018 3
8 pulg
E6010
2 pulg
1
2
pulg
1018
2 000 lbf aplicada
en forma repetida
(0-2 000 lbf)