COMO CALCULAR FACTOR FATIGA ANDY BLANCO.

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Posteriormente, se calcula el factor de sensibilidad a las ranuras (q), en este caso entrando en la gráfica de la Fig.4.12, con los valores de la tensión última a tracción y el radio de las ranuras. En este caso, el factor q es igual en las dos secciones.

MPaS ut 690 =

3=r

Capítulo 7. Análisis de fatiga analíticamente vs Pro Engineer

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( ) 1 1 +−⋅=ℜ tf Kq

Con estos datos, se pasa a calcular el factor de la resistencia en caso de fatiga ( ) fℜ para las dos secciones:

498 1.=ℜ fB

4571.=ℜ fC

Finalmente, se calcula el factor de concentración d tensiones (Ke), como la función inversa de f ℜ :

6680.=eBK

6870.=eCK

vi) Cálculo del límite de fatiga corregido (Se)

Una vez calculados los coeficientes modificativos del límite de fatiga se calcula el límite de fatiga corregido mediante la expresión:

∏ ⋅= i eie SKS '

Así, para las tres secciones objeto del cálculo de vida a fatiga, el valor del límite de fatiga resulta:

MPaS eA .9 209=

MPaS eB .1 140=

MPaS eC .7 142=

7.2.3.- Determinación del número de ciclos

Para determinar la vida a fatiga del eje estudiado, se va a utilizar el criterio de Goodman (explicado en el Apartado 4.4.1.1), ya que tiene la ventaja de expresarse mediante una relación lineal y es el más utilizado en la práctica.

El eje estudiado es un ejemplo de problema de tensión media nula, ya que al girar, las secciones del eje quedan sometidas a tracción y compresión alternativamente.

Fig.7.3. Zona comprimida y zona traccionada en un eje

En las secciones estudiadas, las tensiones máximas son las calculadas en el Apartado 7.2.1, y las tensiones mínimas serán las mismas pero con signo negativo, por ser en este caso de compresión. Según lo explicado en el Apartado 4.4, las tensiones alternantes y media para las tres secciones estudiadas son:

Capítulo 7. Análisis de fatiga analíticamente vs Pro Engineer

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MPaaA .8310= σ

MPamA 0= σ

MPaaB .4155= σ

MPamB 0= σ

MPaaC .635= σ

MPamC 0= σ

Con estos datos, y según el criterio de Goodman, la tensión de fallo coincide con la tensión máxima en cada caso:

1=+

ut

m

f

a SS σσ

→

ut

m

a

f

S

S

σ σ −

=

1

Una vez conocido este dato, se procede a calcular el número de ciclos para cada sección (empotramiento y cambios de sección), en función del valor de la tensión de fallo en cada caso.

Fig.7.4. Diagrama S-N

Por semejanza de triángulos:

( )

n SSSS e feut − − = − −⋅ 6 loglog 36 log0.9log

Por representarse en escala logarítmica el número de ciclos resulta ser:

nN 10=

Los resultados para las secciones estudiadas resultan ser:

- Sección A (empotramiento): NA = 104.914 = 82035 ciclos - Sección B: NB = 105.790= 616595 ciclos

- Sección C: Sf

De este análisis se determina que el eje romperá por el empotramiento aproximadamente a los 82035 ciclos según el cálculo análitico.

Capítulo 7. Análisis de fatiga analíticamente vs Pro Engineer

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7.3. “EJE EMPOTRADO 1”. ANÁLISIS A FATIGA CON PRO ENGINEER

El objetivo de este apartado es resolver el problema “Eje empotrado 1” mediante el módulo de fatiga integrado en Pro Engineer (Fatigue Advisor), y comprobar si los resultados son, cuanto menos, similares a los obtenidos en el apartado anterior analíticamente.

Antes de comenzar con la simulación propiamente dicha, se van a explicar los fundamentos que utiliza el módulo de Mecánica para el análisis a fatiga.

7.3.1.- Fundamentos de la Mecánica de Fatiga en Pro Engineer

Aunque el análisis con las curvas S-N sigue siendo ampliamente utilizado en análisis de fatiga, tiene una gran desventaja para aplicaciones CAE. El inicio de la fatiga está condicionado por zonas con tensiones plásticas locales, sin embargo, el análisis S-N utiliza la tensión elástica como entrada. Por esta razón, los métodos de tensión local son más adecuados. Los análisis de fatiga de Pro Engineer utilizan el método E-N.

7.3.1.1.- Enfoque del método E-N

En un ensayo de fatiga, las probetas de diferentes tipos de materiales son sometidas a diversos tipos de cargas cíclicas, tales como: flexión, torsión, tracción y compresión. El método de E-N utiliza estas pruebas para medir la resistencia a fatiga. Los resultados se presentan en términos de esfuerzo (E) frente

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