Tema: FATIGA

MATERIALES AERONÁUTICOS
CURSO 2015
TP Nº 5
Tema: FATIGA
VENCIMIENTO: 04/05/2015
1) Estime la carga que sería capaz de soportar, para un número infinito de ciclos de
tensión alternada totalmente reversible, una chapa rectangular de acero SAE 1040
normalizado de 6 mm, de espesor, 60mm de ancho, siendo su largo cinco veces el
ancho. La chapa posee un agujero circular, central, de 6,35 mm de diámetro.
Realice el mismo cálculo con el agujero un 50 % menor que el dado y también para
uno 50% mayor. ¿Qué conclusiones puede obtener respecto a la variación de la carga
en función del tipo de agujero?. Asuma que el valor de la sensibilidad a la entalla
varía con el diámetro del agujero.
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2) a) Analice el siguiente diagrama de Wöhler correspondiente a un material 2024 T3
en forma de chapa. Obtenga conclusiones respecto a la variación de la tensión límite
de fatiga del material, para diferentes relaciones de carga (no considere R=0,5), con
la amplitud de la tensión del ciclo, tome como referencia de ciclos 2*10^4.
b) Para la curva R= 0,02 ajústela mediante una exponencial, luego considere la
influencia de una entalla (solamente) de radio 0,04 in que provoca un Kt 2 y
determine la nueva curva de Wöhler ajustada. Los factores de superficie, tamaño, etc
considérelos unitarios.
3) La pieza de la siguiente figura forma parte del mecanismo de movimiento del rotor
principal de un helicóptero. Esta se encuentra sometida a un esfuerzo de tracción, que
puede considerarse constante en el tiempo, de 2000Kg al cual se adiciona una carga
fluctuante de 1000Kg de amplitud. Dicha pieza se encuentra construida en acero
4130.
Propiedades del material 4130:
σy = 460Mpa
σu = 730Mpa
Se´= 0,5 σu
Sensibilidad a entalla = 0,9
Asumiendo que por terminación superficial Ka = 0,9, como se trata de carga axial Kb
= 1, el factor de carga (Kc) es igual a 0,925, el factor de temperatura se desprecia
(Kd=1) determinar cuál debe ser el mínimo radio de acuerdo en las zonas remarcadas
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en los planos para lograr un factor de seguridad de 2,5 a fatiga utilizando la teoría de
Goodman.
4) Un tornillo está sometido a una carga cíclica, de corte, a la cual se le superpone una
carga constante de valor W= 600 Kg. El material posee las siguientes características:
Su= 8770 Kg/cm2, τ fluencia= 2100 Kg/cm2 y τ ultima= 5060 Kg/cm2. El tornillo
tiene un diámetro de 8 mm (zona no roscada). Se estima que el valor de Kt de la zona
no roscada es de 1,5 y el factor de sensibilidad a la entalla es de 0,9. Se sabe que el
factor que relaciona a la Sut con el límite de fatiga del material es de 0,27, el factor
de corrección por carga cíclica de corte es 0,57 y el cadmiado reduce el límite de
fatiga un 40%. Determine el valor de la carga alternada Q para un factor de seguridad
n= 1,5.
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W=300 kg
W=300 kg
5) De ensayos en vuelo, sobre un componente de aleación de aluminio 2024T3 y sobre
1000 hs, se obtuvieron los valores de tensiones que se muestran a continuación.
Determine la cantidad de horas que le resta de vida al componente.
Tensión media
(Kpsi)
8
9.5
2.5
14
5
Tensión variable
(Kpsi)
7
8.3
9.1
2.1
7.9
13
13.8
12.5
13.5
15.1
15.8
7
7.8
9.6
10.3
10.9
Números de ciclos
Números de ciclos a la falla
10
150
30
50
140
150
40
70
60
40
40
150
70
180
120
50
270000
100000
64000
infinito
240000
18000
14000
10500
8200
6000
5000
1100000
430000
36000
26000
21000
11.7
30
16000
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