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Diagnóstico y análisis de fallas
Capítulo X - Fractura por fatiga 1
Capítulo X
Fractura por fatiga .
1. Introducción
Si un material es sometido a esfuerzos cíclicos, es posible que aparezca una
grieta que, tras seguir aplicando cargas alternantes sobre el material, puede crecer
y atravesar el material. A este fenómeno se le denomina fatiga.
Figura 1. (a) Eje en rotación; (b) Distribución de cargas.
Tal como se muestra en la figura 1, un eje sometido a rotación y que posea una
carga en un extremo, estará sometido a esfuerzos cíclicos debido a que las fibras
de la parte superior del eje neutro están sometidas a tracción en tanto que las
fibras de la parte inferior del eje neutro están sometidas a compresión. La
situación se invertirá cuando el eje rote en 180°.
Si bien desde la antigüedad se sabía que las maderas y metales al ser doblados
repetidamente terminaban por romperse, fue la revolución industrial la que trajo la
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Capítulo X - Fractura por fatiga 2
fatiga de materiales a la mesa de diseño de los ingenieros. Los primeros estudios
reportados sobre fatiga corresponden a los realizados por el ingeniero alemán W.
Albert en 1829. Pero la primera investigación sistemática la realizó entre 1852 y
1870 el ingeniero de ferrocarriles alemán August Wöhler quien estudió el efecto
que tenían las repetidas cargas en los rieles de ferrocarriles, descubriendo que
con esfuerzos bajo cierto nivel no se producían fallos por fatiga, llamando a este
esfuerzo límite de fatiga, también conocido como endurancia. Wöhler representó
los datos obtenidos en un gráfico que tenía en su abscisa el número de ciclos que
soportaban hasta la rotura y en las ordenadas el esfuerzo aplicado. Con el tiempo
a este tipo de diagramas se les conoció como curvas de Wöhler o S-N y siguen
siendo hasta el día de hoy una de las formas más usadas para representar las
propiedades de fatiga.
En un comienzo, los ingenieros sortearon el problema de la fatiga basando sus
cálculos en la simple regla que los esfuerzos deberían estar siempre bien por
debajo del límite de fatiga, dándole así una vida infinita a la estructura o pieza en
cuestión. Sin embargo, con el tiempo aumentó la demanda por construcciones
más livianas y económicas, obligando a replantear la cuestión de relacionar la
carga con la vida útil. La primera vez que utilizó esta idea en la práctica fue en el
diseño de rodamientos, que bajo el concepto de vida infinita entregaría
dimensiones económicamente inaceptables y más tarde, el diseño aeronáutico,
donde la reducción de peso es de vital importancia.
En general, se puede hablar de dos dominios que caracterizan la fatiga. Un
dominio es el de las cargas cíclicas elevadas con una importante componente de
deformación plástica en cada ciclo, resultando en vidas cortas. Comúnmente a
este caso se denomina fatiga de bajo número de ciclos, estudiado en base a
modelos como el de Coffin-Manson El segundo dominio está enmarcado en un
régimen de esfuerzos más bajos que el primero y que produce principalmente
deformaciones elásticas, resultando en vidas largas y comúnmente se refiere a él
como fatiga de alto número de ciclos, pudiéndose encontrar en este régimen
típicamente vidas mayores a 103-104 ciclos. Estudios teóricos y prácticos
indicarían que en cada régimen actúan mecanismos de falla diferentes, con un
pequeño rango dentro del dominio en el cual se superponen ambos mecanismos,
por lo cual no deben confundirse ambos rangos en el momento del estudio. En
términos generales, la fatiga de alto número de ciclos se estudia desde la
perspectiva de los esfuerzos cíclicos mientras que la de bajo número de ciclos se
estudia en base a deformaciones cíclicas.
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Capítulo X - Fractura por fatiga 3
La primera pregunta que un investigador debe hacerse cuando se prepara para
iniciar un programa de ensayos es qué propiedad o propiedades es la que
realmente desea medir. A continuación se debe preocupar del hecho de que estas
propiedades sean medidas de tal manera que los resultados sean fidedignos y
útiles para su posterior aplicación. D.W. Cameron identifica los aspectos
principales a tener en cuenta en un programa de ensayos y las llamó las tres E’s:
eficacia, eficiencia y economía, que pueden ser interpretadas como sigue:
Eficacia: el ensayo debe entregar la información que se desea
conocer y a su vez hacerlo con un suficiente nivel de confiabilidad.
Eficiencia: el ensayo debe ser planificado de tal manera que
entregue la mayor cantidad de información usable tan pronto como sea
posible, prescindiendo de los datos innecesarios.
Economía: mientras no se comprometan los niveles de eficacia
deseados, se debe proceder de la forma que involucre el menor uso posible
de recursos humanos, materiales y monetarios.
Cargas Cíclicas
Las cargas (esfuerzos, deformaciones, etc.) fluctuantes que se aplican a una
estructura o material definen el problema de la fatiga y la forma en que fluctúan o
espectros de carga que determinan el comportamiento final del material. Pueden
ser de varias formas y tipos, pero en general para su análisis y estudio en
laboratorio los espectros de carga se simplifican a un patrón sinusoidal de
amplitud constante como se muestra en la Figura 2, de la cual se extraen los
siguientes términos, ampliamente usados en fatiga de materiales:
maxS carga máxima minS carga mínima
mS carga media max minS S
2
aS amplitud max minS S
2
R = razón de carga min
max
S
S A = razón de amplitud a
m
S 1 R
S 1 R
Un espectro de carga sinusoidal, queda completamente definido por cualquier
combinación de dos de estas magnitudes (excepto la combinación A y R).
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Amplitud Sa
Amplitud Sa Rango
Carga
máxima Smax
Ciclo
Carga
mínima Smin
Tiempo
Ca
rga
S
Carga media
Sm
Figura 0
Figura 2.- Carga sinusoidal típica de un proceso de fatiga.
2. Curva de Wöhler.
La forma más común de ensayar a fatiga un material es someterlo a un esfuerzo
(o deformación) que varía con el tiempo (comúnmente en forma sinusoidal) y
contar el número de ciclos hasta que se produzca la falla. Cuando este
procedimiento se repite en varias probetas con diferentes esfuerzos es posible
representarlos en un diagrama en el cual en el eje de las abscisas se coloca el
número de ciclos (generalmente en escala logarítmica) y en el eje de las
ordenadas el esfuerzo aplicado, ver figura 3.
105 106
107 108 109
Figura 0
Número de ciclos a la falla N (Escala Log)
Esf
uer
zo S
(E
scal
a L
og) Tipo I
Aleaciones
Ferrosas y
Titanio Tipo II
Aleaciones no Ferrosas
Límite de Fatiga
104
Curva S-N o de Wöhler
Ec. de
Basquin
Figura 3- Curvas de Wöhler.
Así lo hizo August Wöhler a mediados del siglo XIX para estudiar los aceros para
rieles de ferrocarril. Hoy en día estos diagramas son conocidos como curvas S-N o
de Wöhler en su honor.
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En la Figura 3 se observa que en términos generales se puede encontrar dos tipos
de comportamiento a fatiga en metales. El Tipo I, es el que presentan las
aleaciones ferrosas y el titanio en el cual se encuentra un evidente nivel de
esfuerzo bajo el cual no se producirán fallas en el material, sin importar cuan alto
sea el número de ciclos aplicados. A este nivel de esfuerzos se le denomina Límite
de fatiga o de Endurancia. Así, sobre este límite se encuentra un rango de vida
finita y bajo él un rango de vida infinita.
Por otro lado, las aleaciones no ferrosas como las de aluminio con
comportamiento a fatiga del Tipo II en la Figura 3, no presentan un límite de fatiga
claro, sino que al bajar el esfuerzo sólo se aprecia un cambio en la pendiente de la
curva y se seguirán produciendo fracturas con números de ciclos cada vez
mayores.
Es común en las aleaciones Tipo I modelar la relación entre el número de ciclos y
el esfuerzo en la región de alto ciclo de acuerdo a la ecuación de Basquin (Figura
3):
KN S C (1)
donde K y C son constantes empíricas del material.
El enfoque moderno de la fatiga basado en la mecánica de la fractura ha
establecido nuevas formas de evaluar las propiedades a fatiga de los materiales,
basados principalmente en la velocidad de crecimiento de grieta y en los
micromecanismos de fractura, surgiendo así otras formas de representar el
fenómeno de fatiga como por ejemplo las Curvas de Paris. Desde comienzos de la
década de los setenta, cada vez son mejor entendidos los criterios de fractura,
incorporándose a las normas FAR en 1978 pero aún son muy difíciles de aplicar y
se utilizan sólo en componentes estructurales principales en forma muy
conservadora, requiriendo el uso de complejos software.
Sin embargo, aunque se llegara a entender perfectamente los mecanismos a nivel
atómico, los ingenieros, rara vez son capaces de diseñar en esos términos y es
así como sigue siendo útil, y lo será durante algún tiempo, el enfoque clásico
basado en curvas S-N (tal cual como lo hizo Wöhler en 1860) el más práctico a la
hora de evaluar la respuesta a fatiga de los materiales, en especial para comparar
un material con otro o evaluar el impacto de factores externos en los materiales
como corrosión, tratamientos superficiales, etc.
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Como la dispersión en ensayos de fatiga para un mismo nivel de esfuerzo
acostumbra ser alta, no existe sólo una curva S-N para cada material, sino una
familia de curvas de isoprobabilidad, con la probabilidad de falla como un tercer
parámetro. A este tipo de curvas también se les conoce por curvas S-N-P, ver
Figura 3.
Figura 4.- Curva S-N y curva S-N-P.
A continuación se detallan algunos de los términos utilizados en la Figura 2.
Rango de Vida Finita = Intervalo de esfuerzos dentro del cual
siempre el material terminará fallando por fatiga después de un número
suficiente de ciclos.
Rango de Vida Infinita = Intervalo de esfuerzos dentro del cual el
material no fallará por fatiga, sin importar cuantos ciclos de carga se le
aplique.
Rango de transición = Intervalo de esfuerzos dentro del cual en
algunas ocasiones el material fallará y en otras no.
Ng = Mayor número de ciclos al cual se producen fallas.
SFL = Límite de fatiga.
En este tipo de diagramas, se dirá Sx para referirse al esfuerzo al cual con x% de
probabilidad se producirá la falla en un determinado número de ciclos, por
ejemplo, S90 = 150MPa a 5x106 ciclos, significa que con un esfuerzo de 150 MPa
una probeta tiene un 90% de probabilidad de fallar en 5 millones de ciclos.
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“run-out” es el término utilizado para las probetas en las cuales el ensayo fue
detenido antes que se produjera la fractura una vez que se ha alcanzado un
número suficientemente grande de ciclos como para considerar que su vida es
infinita. En los diagramas S-N y S-N-P, los puntos asociados a run-outs se
representan seguidos de una pequeña flecha hacia la derecha.
3. Tipos de Fatiga. Las grandes estructuras como puentes y casco de barcos,
suelen ir soldadas y/o sometidas a tratamientos térmicos. Por esta razón,
es esperable encontrar en estas estructuras, la presencia de grietas
previas. A su vez, en pequeñas piezas sometidas a un buen control de
calidad, es posible esperar la ausencia de grietas. Esta observación da
origen a la primera división de los procesos de fatiga: la fatiga de piezas
preagrietadas y la de las piezas no agrietadas previamente. A su vez,
dentro de la fatiga de componentes no agrietadas, se puede hablar de
fatiga de bajo número de ciclos, en los cuales el esfuerzo aplicado es mayor
que el límite elástico y aquella fatiga de alto número de ciclos en que los
esfuerzos aplicados, son menores que el límite elástico. Esta clasificación
es la que se esquematiza en la figura 5.
4. Regla de Miner
Para predecir la vida útil a fatiga de una pieza sometida a cargas variables, se
supone, tal como se muestra en la figura 6, que el número de ciclos que resiste la
pieza sometida a la carga 1 es N1, a la carga 2 es N2 y así sucesivamente. Si el
número total de ciclos que la pieza ha estado sometida al nivel de carga 1 es n1,
el número de ciclos que el material está sometido al nivel de esfuerzo 2 es n2 y
así sucesivamente, entonces es posible definir la fracción de vida útil consumida al
nivel de carga 1 por:
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FATIGA
Fatiga de
componentes no
agrietadas: no
existen grietas
previas.
Fatiga de
estructuras
agrietadas: la grieta
existe previamente.
Fatiga de alto
número de ciclos:
fatiga a <ys,
N>104 ciclos
Fatiga de bajo
número de ciclos:
fatiga a >ys y
N<104 ciclos
Figura 5. Diversos tipos de fatiga.
1
11
N
nf (2)
Figura 6.- Curva S-N y definición de la ley de Miner.
N
1
Número de
ciclos N2 N3
1
2
3
Límite de fatiga
N
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Capítulo X - Fractura por fatiga 9
En general:
i
i
iN
nf (3)
Cumpliéndose finalmente que:
11
n
i
if (4)
lo que se conoce como regla de Miner.
5. Fatiga de alto número de ciclos
En la figura 7 se muestra un esquema de fatiga, tanto para deformaciones
elásticas, como plásticas. Para fatiga de alto número de ciclos, es válida la ley de
Basquin, cuya formulación ya ha sido dada anteriormente, pero que también se
puede escribir de la forma:
Ley de Basquin ysmínmáx ,
1CNf =1/8-1/15 (5)
y
10 2 10 4 10 6
Bajo número de ciclos
(alta deformación)
Alto número de ciclos
(baja deformación)
Deformación plástica
global de la pieza
Deformación elástica
global de la pieza
log
log N
Figura 7. Fatiga de alto y bajo número de ciclos.
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6. Fatiga para bajo número de ciclos
En la figura 8 se muestra un esquema de la fatiga de bajo número de ciclos,
descrita por la ley de Coffin-Manson.
Ley de Coffin-Manson ysmáxmín ,
2CN bf
pl b0.5-0.6 (6)
Pl
Pl Rango de deformación plástica
Figura 8. Fatiga de bajo número de ciclos.
7. Comportamiento a fatiga de componentes pre agrietadas
En el estudio de componentes preagrietadas se suele utilizar la probeta mostrada
en la figura 9, denominada C – T (compacta de tracción)
Número
de ciclos
K
a
Figura 9. Probeta C-T y esquema de la carga aplicada.
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La relación entre la velocidad de crecimiento de grieta y la carga aplicada se
muestra en la figura 10, donde se pueden distinguir tres zonas. La primera (AB),
muestra un crecimiento súbito de la velocidad de crecimiento de grieta cuando la
tensión aplicada alcanza un valor umbral crítico, denominado Kth
(threshold=umbral). Por debajo de este valor, no se produce crecimiento de
grieta. La segunda zona (BC) se caracteriza por una velocidad estable de
crecimiento de grieta que puede representarse por una línea recta en un
diagrama ln(da/dN) frente a ln K. En general, esta zona se puede modelar por
una ecuación del tipo
A
B
C
lnKKcKth
In(da/dN)
n
Figura 10. Esquema de las distintas zonas encontradas en un ensayo de fatiga.
nKAdN
da (7)
llamada también ecuación de Paris, donde A y n son constantes del material.
Esta ecuación permite conocer la vida útil de una pieza, al conocer A y n. De
hecho, la integración de la ecuación de Paris conduce a:
Nn
ca
a
dNKAda
00
(8)
en que a0 es la longitud de grieta inicial y ac es la longitud de grieta crítica, dada
por la ecuación aK IC .
En la figura 11 se puede apreciar un esquema del avance de la grieta por fatiga,
observándose que el incremento en la longitud de la grieta está relacionado con la
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apertura de la punta de la grieta, en tanto que el cierre de la misma esta
relacionado con el enrromado (blunting de la punta de la grieta).
1
2
3
4
5
6
7
Apertura
Cierre
Cierre
Apertura
c
c
c
Figura 11- . Mecanismo de crecimiento de una grieta por fatiga.
8. Análisis del crecimiento subcrítico de grietas.
Aplicación práctica de la ecuación de París: la ecuación de Paris se utiliza para la
predicción de vida útil de una pieza, a través del criterio de tolerancia al daño. Los
pasos son los siguientes:
8.1. Datos necesarios
Material:
a) Ecuación de Paris del material en cuestión determinada experimentalmente a
una temperatura y un entorno similares a los de trabajo.
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nKA
dn
da
b) Kc, factor critico de la intensidad de tensiones del material en cuestión.
Inspección o estimación:
c) Tamaño inicial de la grieta, ao, y su localización, (superficial en un borde,
pasante, etc.)
Diseño
d) Estado de tensiones nominales en la zona agrietada y valores máximo y mínimo
de la tensión alternada de trabajo, σmax,σmin
Mecánica de la fractura
e) Expresión del factor de intensidad de tensiones, K, correspondiente a la forma,
situación y estado de tensiones de la grieta.
af K , ; afK K ,
8.2 Esquema de cálculo
a) Determinación del tamaño crítico de la grieta:
crmáxKc af ,
max,` ccr fa
b) Integración de la ecuación de Paris:
afKAdN
da n ,
afdadN ,/
integración numérica si no es posible integración analítica.
aN afdaa
ao
,
cr
o
a
af afdaN ,
piezaladevidaofracturaaciclosN f ""
Se supondrá por simplicidad, de momento, que se trata de una pieza sometida a ciclos de amplitud y tensión media constantes.
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8.3 Ejemplo numérico
En una gran plancha sometida a tracciones alternadas se ha detectado una grieta
en un borde libre aI 12.1 de profundidad .106,7 3 mao
En condiciones
normales de servicio (temperatura ambiente, aire) la plancha sufre ciclos de
tracción alternados normales al plano de la grieta y cuyos valores máximos y
mínimos son: 22
min
2
max 138172,310 mmm
La pieza está constituída por un acero de límite elástico 2690 my, cuya
ecuación de Paris a temperatura ambiente y en aire es:
25.210 .10.66.1
dN
da
dN
da expresado en m/ciclo
expresado en MPa m1/2
El factor crítico de intensidad de tensiones del mismo acero es
./168 2/3mC
Determinar:
a) La vida de la pieza en condiciones normales de trabajo
b) Discutir posibles soluciones si la vida de la pieza debe superar a la predicha
en las condiciones anteriores.
c) Determinar la periodicidad de las inspecciones a que debe someterse la
pieza si la grieta mínima detectable con una seguridad del 100% mide
0.004 m y si la reposición la pieza debe solicitarse con una antelación
equivalente a 30.000 ciclos.
Solución:
a) Vida de la pieza
i) Tamaño crítico de la grieta:
ma ccr 0745.0
12.1
2
ii) Integración de la ecuación de Paris:
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a 12,1 a95.273
125.1510.068,5 adN
da
410.973,1 f a
ao
5
125.110.5784,1
a
da
125.0125.0
0
11
aa
ciclosf 72107
0745.0
1
10.6,7
110.5784,1
125.0125.03
5
iii) Evolución de la grieta: nº ciclos para intervalos constantes de crecimiento,
ma 00669.0
Se propone representar en una gráfica a vs. N, el crecimiento de grieta.
b) Posibles soluciones para alargar la vida de la pieza
Teniendo en cuenta los parámetros que intervienen en la ecuación de Paris,
pueden arbitrarse varias soluciones que se discutirán:
b1) Aumentar cra utilizando un material más tenaz (aumentar CI ).
b2) Aumentar cra disminuyendo la tensión media de trabajo pero manteniendo la
amplitud (disminuir max .).
b3) Disminuir la velocidad de crecimiento de la grieta rebajando la amplitud de los
ciclos de tensión, .
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Capítulo X - Fractura por fatiga 16
b4) Disminuir oa mejorando la calidad de fabricación de inspección.
a N ΔN
ao= 0.0076 0 -
0.01429 22045 22045
0.02098 34626 12581
0.02767 43326 8700
0.03434 49927 6601
0.04105 55216 5289
0.04774 59615 4399
0.05443 63369 3754
0.06112 66636 3267
0.06781 696524 2988
acr= 0.0745 72107 2583
La efectividad de estas medidas es muy diferente. Puesto que la propagación de
la grieta ocurre a velocidad creciente, el aumento del tamaño crítico de la grieta,
,cra (soluciones b1 ó b2) es de poca efectividad si, como ocurre en el ejemplo
numérico, las condiciones iniciales están lejos del punto crítico. Tales medidas
supondrán un alargamiento sustancial de la vida de la pieza sólo si las condiciones
iniciales están cercanas al punto crítico.
Por la misma razón de que la propagación de las grietas de fatiga es un proceso
acelerado, la disminución del tamaño inicial de la grieta, (solución b4) puede dar
lugar a mejoras importantes de la vida; puede verse claramente en la tabla anterior
que los primeros estadios de propagación ocupan una gran parte de la vida total.
Doblar el tamaño inicial de la grieta se lleva 1/3 de la vida total. Y hay que
decuplicar el tamaño inicial.
Finalmente, como es proporcional a , la disminución de la amplitud de las
tensiones alternadas (solución b3) puede mejorar de manera importante la vida de
la pieza, puesto que la velocidad de propagación, dNda es una función potencial
de . Ligeras variaciones de influyen fuertemente en vida total.
Las apreciaciones anteriores quedan de manifiesto con los ejemplos numéricos
siguientes:
Diagnóstico y análisis de fallas
Capítulo X - Fractura por fatiga 17
2
1
b
b Efecto de disminución a un 10% max (aproximadamente equivalente a
aumentar 10% IC ):
.0920.0` ma cr
ciclosf 77784̀ supone un aumento de la vida del 7,9%
b3: efecto de disminuir un 10% (=disminuir 10% K)
%2791397'' delaumentociclosN f
b4: efecto de disminuir a0
Si a0 = 4x10-3 m, permite un 96373''' fN ciclos
c) Periodicidad de la inspecciones
Se ha determinado anteriormente que la vida total en condiciones de servicio
normales cuando existe una grieta de tamaño inicial maó
310.4 es de 96373
ciclos. Si las condiciones de servicio no pueden alterarse, las inspecciones deben
realizarse con una frecuencia no inferior a 66373 ciclos para asegurar un resto de
vida superior a 30000 ciclos desde el momento en que de detecte una grieta
superior a 0.004 m .
9. Criterios de diseño.
Una de las características importantes de los materiales de ingeniería es su
resistencia a las cargas mecánicas. Para que una estructura o pieza mecánica
soporte las cargas que actúan sobre ella, para que una máquina funcione sin
romperse, etc. es fundamental que se cumpla la relación:
R>S (9)
donde R es la resistencia de la pieza y S, la solicitación aplicada.
En la mayoría de los campos de la ingeniería, esta expresión se reduce a la forma
R = (FS) x S (10)
donde FS es el factor de seguridad, una constante a elegir de acuerdo al tipo de
actividad y otras consideraciones, que indica el sobredimensionamiento aplicado
en cada caso.
Diagnóstico y análisis de fallas
Capítulo X - Fractura por fatiga 18
En aviación, universalmente se aplica un FS mínimo de 1.5 (50% de
sobredimensionamiento). Si se compara este valor con los que se aplica en otros
de la ingeniería (de 3.0 a más de 15.0, dependiendo del tipo de estructura y
máquinas), resulta notoriamente bajo.
El propósito del factor de seguridad, usualmente es ofrecer seguridad frente a
eventualidades circunstanciales, que pudiera hacer que no se cumpla la relación
4.8.
De ellas, las que más corrientemente se presentan son:
- Errores de Diseño
- Defectos de Fabricación
- Sobrecarga en Servicio
- Degradación por Tiempo y Uso
Es evidente que el factor 1.5, de seguridad de aviación, no da una suficiente
“cobertura de seguridad” pero, la exigencia de bajo peso para poder volar hace
impracticable el uso de valores mayores. En consecuencia, la seguridad en
aviación no puede basarse en este factor y, por lo tanto ha sido necesario el uso
de otros recursos de ingeniería, que brinden tal cobertura, sin significar mayor
peso estructural.
Esto constituyó un cambio conceptual en el diseño, el paso del simple “diseño por
resistencia” al “diseño por seguridad”. En este último no basta con que la
estructura o pieza resista las solicitaciones consideradas, sino que debe estar a
cubierto del registro de fallas en servicio. Esto es: se diseña para que no falle
dentro del servicio previsto. Obviamente, queda incluido que resista las
solicitaciones, pero el énfasis pasa de la resistencia del material a las posibles
fallas que puedan producirse.
Vida segura (Safe-Life): Es la más básica y antigua de las filosofías (y aún la más
usada). Se basa en las curvas S-N, la vida de la estructura se determina de tal
manera que sea retirada del servicio a un número tal de ciclos (horas de vuelo,
aterrizajes, etc.) antes de que se inicie cualquier grieta, sin importar la condición
aparente de la pieza o elemento estructural. Su principal característica es la
simplicidad.
Falla Segura (Safe-Failure): este criterio de diseño fue establecido alrededor de
1940 y 1950, cuando las mayores solicitaciones en las estructuras las llevaron a
trabajar dentro del rango plástico. Se establece que una estructura podría
Diagnóstico y análisis de fallas
Capítulo X - Fractura por fatiga 19
eventualmente fallar, pero se implementan intervalos de inspección de tal manera
que mientras sea detectada esta falla, el resto de la estructura es capaz de resistir
la carga del miembro que falló. En esta filosofía de diseño se introduce el concepto
de múltiples caminos de carga.
Tolerancia al daño: Representa el más moderno y complejo de los criterios de
diseño a fatiga. Este criterio aplica los conceptos aprendidos de la mecánica de la
fractura, acepta la presencia de grietas en la estructura y establece intervalos de
inspección de tal manera que la velocidad de crecimiento de grietas está
controlada de forma que se evita que alcance su longitud crítica.
Referencias
1.- Ashby M., Jones R., Engineering Materials, Pergamon Press, 1st Ed. , 1980.
2.- Dieter G., Mechanical Metallurgy, 3rd Ed. (SI Edition), Mc Graw-Hill Book,1988.
3.- D. Broeck, Elementary Engineering Fracture Mechanics, 3rd Ed. M.N. Pub.,
1982.
4.- R. Hertzberg, Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials,
3rd Ed., John Wiley and Sons