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Técnicas para el Diseño de Elementos de Máquinas por Fatiga
Técnicas Analíticas Avanzadas
Criterios para Fatiga Multiaxial
Criterio de von Mises → Evalúa esfuerzo equivalente en materiales dúctiles
Criterio de Mohr-Coulomb → Evalúa esfuerzo equivalente en materiales frágiles
Métodos Empíricos
|-- Goodman Modificado
|-- Origen
|-- Basado en el criterio de Goodman original
|-- Introducido para mejorar la precisión en materiales dúctiles
|-- Aplicaciones
|-- Útil en componentes sometidos a cargas combinadas
|-- Común en la industria automotriz y aeronáutica
|-- Estado Actual
|-- Aún se usa porque ajusta bien la resistencia a la fatiga con cargas medias
|-- ASME Elíptico
|-- Origen
|-- Desarrollado por la American Society of Mechanical Engineers (ASME)
|-- Creado para estructuras con esfuerzos variables
|-- Aplicaciones
|-- Se usa en diseño de turbinas, tuberías y estructuras sometidas a presión
|-- Popular en ingeniería mecánica y estructural
|-- Estado Actual
|-- Sigue vigente porque es un enfoque conservador y seguro
|-- Gerber
|-- Origen
|-- Basado en una ecuación parabólica para cargas fluctuantes
|-- Mejoró el criterio de Goodman para materiales dúctiles
|-- Aplicaciones
|-- Se usó en componentes de tracción con esfuerzos variables
|-- Aplicado en elementos estructurales de puentes y maquinaria
|-- Estado Actual
|-- Menos utilizado porque puede subestimar la fatiga en cargas combinadas
|-- Soderberg
|-- Origen
|-- Uno de los primeros criterios de fatiga
|-- Basado en un enfoque extremadamente conservador
|-- Aplicaciones
|-- Utilizado en estructuras críticas con alta exigencia de seguridad
|-- Aplicado en puentes, aviones y maquinaria pesada
|-- Estado Actual
|-- En desuso en muchas áreas por ser demasiado restrictivo en diseño
|-- Langer
|-- Origen
|-- Diseñado para evaluar materiales con cargas estáticas y dinámicas
|-- Considera tanto el esfuerzo máximo como la resistencia del material
|-- Aplicaciones
|-- Usado en estructuras sujetas a ciclos de carga repetitivos
|-- Común en ingeniería civil y mecánica
|-- Estado Actual
|-- Se sigue aplicando en diseños donde la seguridad es primordial
Técnicas Basadas en Mecánica de Fractura
Criterio de Paris-Erdogan → Modela crecimiento de grietas bajo cargas cíclicas
Criterio de Griffith → Evalúa efecto de defectos en resistencia del material
Ley de Forman → Considera velocidad de propagación de grietas hasta la fractura
Técnicas Experimentales para Fatiga
Ensayos de fatiga axial → Se usa en componentes sometidos a carga cíclica
Ensayos de fatiga rotativa → Se usa en ejes con cargas alternantes
Ensayos de flexión alternante → Miden fatiga en vigas y resortes
Pruebas de resonancia → Se inducen vibraciones para detectar fallas prematuras
Técnicas Computacionales
Análisis por Elementos Finitos (FEA) → Software como ANSYS, Abaqus o SolidWorks
Análisis de Daño Acumulado (Regla de Miner) → Estima vida útil con diferentes cargas
Análisis de fatiga multiaxial → Modela esfuerzos combinados en componentes complejos
Técnicas de Diseño para Mejorar la Resistencia a Fatiga
Pulido superficial → Reduce concentraciones de esfuerzo
Shot Peening → Introduce esfuerzos residuales para evitar propagación de grietas
Nitruración → Endurece la superficie para mejorar resistencia a fatiga
Optimización geométrica → Cambios en diseño y fabricación para mayor durabilidad