Modified low cycle fatigue test (LCF)

Ensayo de fatiga de bajo ciclo (LCF) modificado

Se presentaron los resultados de los ensayos de fatiga obtenidos mediante el ensayo común de fatiga de bajo ciclo (LCF) y su homólogo MLCF modificado. Se alcanzó una concordancia satisfactoria de los resultados para los dos materiales seleccionados. Con el método MLCF es posible examinar de diez a veinte parámetros utilizando una sola muestra. Estos parámetros caracterizan el material ensayado en términos de sus propiedades mecánicas en condiciones de cargas mecánicas. Simultáneamente, el estudio muestra la aplicación en la práctica del ensayo de fatiga de bajo ciclo modificado.

INTRODUCCIÓN

Uno de los principales problemas de la industria automovilística moderna y de la técnica en general es el proceso de fatiga que se desarrolla en los materiales de ingeniería bajo cargas cíclicas de larga duración. Las tensiones que varían cíclicamente acortan la vida útil de los componentes estructurales, ya que su destrucción puede producirse a tensiones muy inferiores al valor de la resistencia estática del material [1]. La fatiga es una causa común de fallo prematuro de la estructura y, por lo tanto, este término significa en la práctica un número finito de ciclos de carga que el material / producto es capaz de soportar. Hay muchos factores que afectan directamente a los ciclos límite. Estos incluyen, entre otros, la naturaleza de las cargas, su secuencia y duración.

Hasta ahora, lo más habitual es que los datos sobre las características de fatiga procedan de los conocidos ensayos de fatiga realizados en régimen de ciclos altos o bajos (HCF y LCF, respectivamente) [2, 3]. Como resultado de dichos ensayos, se han obtenido diagramas de Wöhler completos como, por ejemplo, el diagrama ilustrado esquemáticamente en la Figura 1 [1-3].

Muy a menudo, la vida a fatiga de los materiales se evalúa a partir de un ensayo de fatiga de bajo ciclo (LCF). Entonces, el análisis de las propiedades mecánicas para las cargas variables de bajo ciclo en el enfoque de Manson-Coffin y Morrow [3-6] se basa en ensayos realizados en condiciones de cargas equilibradas (tracción y compresión) dentro del rango de la deformación "hipercrítica", es decir, superior a la resistencia a la fatiga, partiendo generalmente de la amplitud de tensión que provoca una deformación plástica no inferior, por lo general, al 0,2 %. La adopción de tales condiciones limita el número de ciclos que provocan el fallo de la muestra y los resultados de los ensayos efectuados sobre una muestra corresponden a un punto de la curva característica de la resistencia a la fatiga de bajo ciclo.

Sin embargo, tanto para la HCF como para la LCF, las mediciones son más precisas cuanto mayor es el número de muestras disponibles. Además, la aplicabilidad de la LCF está limitada a los materiales que tienen buenas propiedades plásticas, ya que todo el rango de medición está sustancialmente por encima del límite elástico [3], [5]. En este estudio, la vida a fatiga se examinó utilizando el ensayo de bajo ciclo modificado original del autor (en adelante, MLCF), descrito en detalle en [4].