Mecanica de Materiales - 7ma.Ed_James

secCiÓn 2.9 Carga repetida y fatiga 163
Figura 2.57 Falla por fatiga de una
barra cargada repetidamente en tensión; la
grieta se propagó en forma gradual sobre
la sección transversal hasta que la fractura
ocurrió repentinamente. (Cortesía de MTS
Systems Corporation)
Esfuerzo
de falla
s
Límite de fatiga
O
Número n de ciclos a la falla
Figura 2.58 Curva de resistencia a la
fatiga, o diagrama S-N, mostrando el límite
de fatiga.
el que se traza el esfuerzo de falla (S) contra el número (N) de ciclos antes
de la falla (figura 2.58). Es usual que el eje vertical sea una escala lineal y
el eje horizontal una escala logarítmica.
La curva de resistencia a la fatiga de la figura 2.58 muestra que entre
menor sea el esfuerzo, mayor será el número de ciclos para producir la falla.
Para algunos materiales la curva tiene una asíntota horizontal conocida
como límite de fatiga o límite de resistencia a la fatiga. Cuando existe,
este límite es el esfuerzo debajo del cual no ocurrirá una falla por fatiga sin
importar cuántas veces se repita la carga. La forma precisa de una curva
de resistencia a la fatiga depende de muchos factores, incluidas las propiedades
del material, la geometría de la probeta de ensayo, la velocidad
del ensayo, el patrón de carga y la condición de la superficie de la probeta.
En publicaciones técnicas se reportan para su consulta los resultados de
muchos ensayos a la fatiga hechos en una gran variedad de materiales y
componentes estructurales.
Los diagramas S-N típicos para el acero y el aluminio se muestran en la
figura 2.59. La ordenada es el esfuerzo de falla, expresado como porcentaje
del esfuerzo último para el material y la abscisa es el número de ciclos en
que ocurre la falla. Observe que el número de ciclos está trazado en una
escala logarítmica. La curva para el acero se vuelve horizontal en aproxima-
100
Esfuerzo de falla
(porcentaje del
esfuerzo último
de tensión)
80
60
40
Acero
Aluminio
20
Figura 2.59 Curvas de resistencia
comunes para acero y aluminio en carga
alternante (invertida).
0
10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8
Número n de ciclos antes de la falla