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En ingeniería y, en especial, en Ciencia de materiales, la '''fatiga de materiales''' se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas. Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionándolo repetidamente se rompe con facilidad. La fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras sometidas a tensiones dinámicas y fluctuantes ([[puente]]s, Aviones, etc.). Puede ocurrir a una tensión menor que la Resistencia a tracción o el [[límite elástico]] para una carga estática. Es muy importante ya que es la primera causa de rotura de los materiales metálicos (aproximadamente el 90%), aunque también ocurre en Polímeros y cerámicas. | {{A}}En ingeniería y, en especial, en Ciencia de materiales, la '''fatiga de materiales''' se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas. Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionándolo repetidamente se rompe con facilidad. La fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras sometidas a tensiones dinámicas y fluctuantes ([[puente]]s, Aviones, etc.). Puede ocurrir a una tensión menor que la Resistencia a tracción o el [[límite elástico]] para una carga estática. Es muy importante ya que es la primera causa de rotura de los materiales metálicos (aproximadamente el 90%), aunque también ocurre en Polímeros y cerámicas. | ||
La rotura por fatiga tiene aspecto Frágil aun en metales dúctiles, puesto que no hay apenas deformación plástica asociada a la rotura. El proceso consiste en un inicio, y posterior propagación, de fisuras. La superficie de fractura es perpendicular a la dirección del esfuerzo. Aunque es conocido desde antiguo, este comportamiento no fue de interés para los ingenieros hasta mediados del siglo XIX, momento en el cual comenzaron a producirse roturas en los ejes de las ruedas de los trenes que pugnaban, por aquel entonces, por imponerse como medio de locomoción al amparo de la incipiente revolución industrial. | La rotura por fatiga tiene aspecto Frágil aun en metales dúctiles, puesto que no hay apenas deformación plástica asociada a la rotura. El proceso consiste en un inicio, y posterior propagación, de fisuras. La superficie de fractura es perpendicular a la dirección del esfuerzo. Aunque es conocido desde antiguo, este comportamiento no fue de interés para los ingenieros hasta mediados del siglo XIX, momento en el cual comenzaron a producirse roturas en los ejes de las ruedas de los trenes que pugnaban, por aquel entonces, por imponerse como medio de locomoción al amparo de la incipiente revolución industrial. | ||
| Línea 17: | Línea 17: | ||
== Tensiones cíclicas == | == Tensiones cíclicas == | ||
[[Archivo:Tensión_sinusoidal.png| | [[Archivo:Tensión_sinusoidal.png|right|Ejemplo de onda senoidal. En este caso hay que imaginar que la tensión representada es una tensión con ciclos de tracción (cuando es positiva) y de compresión (cuando es negativa).]] | ||
La [[tensión]] puede ser [[axial]] (tensión y compresión), de [[flexión]] o [[torsión mecánica|torsional]]. En general, son posibles tres modos distintos de tensión fluctuante en el tiempo: | La [[tensión]] puede ser [[axial]] (tensión y compresión), de [[flexión]] o [[torsión mecánica|torsional]]. En general, son posibles tres modos distintos de tensión fluctuante en el tiempo: | ||
| Línea 43: | Línea 43: | ||
==Curva S-N== | ==Curva S-N== | ||
[[Archivo:Fatiga_de_materiales.JPG| | [[Archivo:Fatiga_de_materiales.JPG|right|Curva '''S-N''' representativa.]] | ||
Estas curvas se obtienen a través de una serie de ensayos donde una Probeta del material se somete a tensiones cíclicas con una amplitud máxima relativamente grande (aproximadamente 2/3 de la resistencia estática a [[tracción]]). Se cuentan los ciclos hasta rotura. Este procedimiento se repite en otras probetas a amplitudes máximas decrecientes. | Estas curvas se obtienen a través de una serie de ensayos donde una Probeta del material se somete a tensiones cíclicas con una amplitud máxima relativamente grande (aproximadamente 2/3 de la resistencia estática a [[tracción]]). Se cuentan los ciclos hasta rotura. Este procedimiento se repite en otras probetas a amplitudes máximas decrecientes. | ||
| Línea 50: | Línea 50: | ||
Se pueden obtener dos tipos de curvas '''S-N'''. A mayor tensión, menor número de ciclos hasta rotura. En algunas aleaciones férreas y en aleaciones de titanio, la curva '''S-N''' se hace horizontal para valores grandes de '''N''', es decir, existe una [[tensión]] límite, denominada Límite de fatiga, por debajo del cual la rotura por fatiga no ocurrirá. | Se pueden obtener dos tipos de curvas '''S-N'''. A mayor tensión, menor número de ciclos hasta rotura. En algunas aleaciones férreas y en aleaciones de titanio, la curva '''S-N''' se hace horizontal para valores grandes de '''N''', es decir, existe una [[tensión]] límite, denominada Límite de fatiga, por debajo del cual la rotura por fatiga no ocurrirá. | ||
[[Archivo:BrittleAluminium320MPA_S-N_Curve.jpg| | [[Archivo:BrittleAluminium320MPA_S-N_Curve.jpg|right|Curva '''S-N''' de un [[Aluminio]] frágil, se puede observar cómo la curva decrece y tiende a decrecer hasta llegar a rotura.]] | ||
Muchas de las aleaciones no férreas ([[aluminio]], [[cobre]], magnesio, etc.) no tienen un Límite de fatiga, dado que la curva S-N continúa decreciendo al aumentar '''N'''. Por consiguiente, la rotura por fatiga ocurrirá independientemente de la magnitud de la tensión máxima aplicada. Para estos materiales, la respuesta a fatiga se especifica mediante la resistencia a la fatiga que se define como el nivel de tensión que produce la rotura después de un determinado número de ciclos. Otro parámetro importante que caracteriza el comportamiento a fatiga de un material es la '''vida a fatiga''' N<sub>f</sub>. Es el número de ciclos para producir una rotura a un nivel especificado de tensiones. | Muchas de las aleaciones no férreas ([[aluminio]], [[cobre]], magnesio, etc.) no tienen un Límite de fatiga, dado que la curva S-N continúa decreciendo al aumentar '''N'''. Por consiguiente, la rotura por fatiga ocurrirá independientemente de la magnitud de la tensión máxima aplicada. Para estos materiales, la respuesta a fatiga se especifica mediante la resistencia a la fatiga que se define como el nivel de tensión que produce la rotura después de un determinado número de ciclos. Otro parámetro importante que caracteriza el comportamiento a fatiga de un material es la '''vida a fatiga''' N<sub>f</sub>. Es el número de ciclos para producir una rotura a un nivel especificado de tensiones. | ||
| Línea 65: | Línea 65: | ||
==Inicio y propagación de la grieta== | ==Inicio y propagación de la grieta== | ||
[[Archivo:Dendrite formation.gif| | [[Archivo:Dendrite formation.gif|right|Muestra animada de una rotura por fatiga.]] | ||
El proceso de rotura por fatiga se desarrolla a partir del inicio de la grieta y se continúa con su propagación y la rotura final. | El proceso de rotura por fatiga se desarrolla a partir del inicio de la grieta y se continúa con su propagación y la rotura final. | ||
| Línea 158: | Línea 158: | ||
La fatiga con corrosión ocurre por acción de una tensión cíclica y ataque químico simultáneo. Lógicamente los medios corrosivos tienen una influencia negativa y reducen la vida a fatiga, incluso la atmósfera normal afecta a algunos materiales. A consecuencia pueden producirse pequeñas fisuras o picaduras que se comportarán como concentradoras de tensiones originando grietas. La de propagación también aumenta en el medio corrosivo puesto que el medio corrosivo también corroerá el interior de la grieta produciendo nuevos concentradores de tensión. | La fatiga con corrosión ocurre por acción de una tensión cíclica y ataque químico simultáneo. Lógicamente los medios corrosivos tienen una influencia negativa y reducen la vida a fatiga, incluso la atmósfera normal afecta a algunos materiales. A consecuencia pueden producirse pequeñas fisuras o picaduras que se comportarán como concentradoras de tensiones originando grietas. La de propagación también aumenta en el medio corrosivo puesto que el medio corrosivo también corroerá el interior de la grieta produciendo nuevos concentradores de tensión. | ||
[[Carpeta:Propiedades de los materiales|Fatiga de materiales]] | |||
[[Carpeta:Resistencia de materiales|Fatiga de materiales]] | |||
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