Fatiga de ciclo bajo
La fatiga de bajo número de ciclos (LCF) tiene dos características fundamentales: deformación plástica en cada ciclo; y fenómeno de ciclo bajo, en el que los materiales tienen una resistencia finita para este tipo de carga. El término ciclo se refiere a aplicaciones repetidas de la tensión que conducen a una eventual fatiga y fallo; ciclo bajo se refiere a un largo período entre aplicaciones. Los estudios de la fatiga de materiales se centran principalmente en dos campos: la aplicación en el diseño con respecto al tamaño en aeronáutica y en la producción de energía utilizando métodos de cálculo avanzados. El resultado permite estudiar el comportamiento del material con mayor profundidad para comprender mejor los complejos fenómenos mecánicos y metalúrgicos
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La fatiga de bajo número de ciclos (LCF) tiene dos características fundamentales: deformación plástica en cada ciclo; y fenómeno de ciclo bajo, en el que los materiales tienen una resistencia finita para este tipo de carga. El término ciclo se refiere a aplicaciones repetidas de la tensión que conducen a una eventual fatiga y fallo; ciclo bajo se refiere a un largo período entre aplicaciones.
Los estudios de la fatiga de materiales se centran principalmente en dos campos: la aplicación en el diseño con respecto al tamaño en aeronáutica y en la producción de energía utilizando métodos de cálculo avanzados. El resultado permite estudiar el comportamiento del material con mayor profundidad para comprender mejor los complejos fenómenos mecánicos y metalúrgicos (propagación de la grieta, trabajo ablandamiento, concentración de tensión, endurecimiento de trabajo, etc.)[1]
Los factores comunes que se han atribuido a la fatiga de ciclo bajo son altos estrés niveles y un LCF hasta fallar. Se han realizado muchos estudios, particularmente en los últimos 50 años sobre metales y la relación entre la temperatura, tensiones y número de ciclos hasta la falla. Las pruebas se utilizan para trazar una Curva S-N, y se ha demostrado que el número de ciclos hasta fallar disminuye al aumentar la temperatura. Sin embargo, las pruebas exhaustivas habrían sido demasiado costosas, por lo que los investigadores recurrieron principalmente al uso análisis de elementos finitos utilizando software de computadora[2]
A través de muchos experimentos, se ha encontrado que las características de un material pueden cambiar como resultado de fatiga de ciclo bajo. Fracturas por ductilidad tienden a disminuir, y la magnitud depende de la presencia de pequeñas grietas al empezar. Para realizar estas pruebas, generalmente se utilizaron máquinas de prueba electrohidráulica servocontrolada, ya que son capaces de no cambiar la amplitud de tensión. También se descubrió que la realización de pruebas de fatiga de ciclo bajo en probetas con agujeros ya perforados eran más susceptibles a la propagación de fisuras y, por tanto, a una mayor disminución de la ductilidad de la fractura. Esto fue cierto a pesar de los pequeños tamaños de los orificios, que van desde 40 a 200 μm[3]
Características
Cuando un componente está sujeto a fatiga de ciclo bajo, se deforma plásticamente en varias repeticiones. Por ejemplo, si una pieza se carga en tensión hasta que se deforme permanentemente (deformación plástica), eso se consideraría un medio ciclo de fatiga de ciclo bajo o LCF. Para completar un ciclo completo, la pieza necesitaría deformarse de nuevo a su forma original. El número de ciclos LCF que puede soportar una pieza antes de fallar es mucho menor que el de la fatiga normal.[4]
Esta condición de alta cepa cíclica es a menudo el resultado de condiciones de funcionamiento extremas, como grandes cambios de temperatura. Las tensiones térmicas originarias de un expansión o contracción de materiales pueden exacerbar las condiciones de carga de una pieza y las características LCF pueden entrar en juego.
