Evaluación de la resistencia a la fatiga de materiales metálicos mediante un método de ensayo basado en la evolución del daño

• S. Parareda ^{[2] [3]} ; D. Casellas ^{[2] [1]} ; A. Mateo ^[3]
  1. [1] Luleå University of Technology

     Luleå University of Technology

     Suecia

     
  2. [2] Eurecat, Centre Tecnològic de Catalunya, Unit of Metallic and Ceramic Materials, Manresa, Spain
  3. [3] CIEFMA – Department of Materials Science and Engineering, EEBE-, Universitat Politècnica de CatalunyaBarcelonaTech, Barcelona, Spai

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• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 6, 2023, págs. 39-44
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    Muchos componentes mecánicos están sometidos a cargas cíclicas que pueden deteriorar y, en el peor de los casos, llegar a provocar la fractura del material. Esta problemática se encuentra principalmente en componentes dinámicos de vehículos, aviones, ferrocarriles o generadores de energía, englobando así a las principales industrias. En consecuencia, dichos componentes deben estar dimensionados contra la fatiga, para lo que se requiere de datos experimentales y conocimientos sobre su resistencia a la fatiga. Pero la obtención de esos datos requiere de mucho tiempo dedicado a los ensayos, lo que generalmente dificulta el desarrollo de nuevos materiales y componentes. Para solventar esta problemática, se ha desarrollado un método de ensayo basado en la mecánica del daño que vence las limitaciones de tiempo y costo de los métodos actuales. Con el nuevo método es posible determinar el comportamiento a fatiga de un material en poco tiempo y utilizando solo unas pocas muestras. Este desarrollo reduce drásticamente el proceso de diseño del componente mecánico, ya que es factible analizar rápidamente numerosos materiales y también evaluar el efecto de diferentes aspectos que podrían influir en su comportamiento a fatiga, tales como las condiciones superficiales. Este trabajo aborda el conocimiento detrás del nuevo método de ensayo, probando múltiples materiales metálicos y comparando los resultados con los de ensayos de fatiga convencionales. Destaca la aplicación principal del método para el cribado de materiales y la optimización de parámetros para mejorar el rendimiento frente a la fatiga.

  • English

    Many mechanical components are subjected to cyclic loads that can deteriorate and fracture the material in the worst-case scenario. This behaviour is mainly found in dynamic components of vehicles, aeroplanes, railways, or energy generators, encompassing the main industries. Such components must be fatigue dimensioned and require a broad comprehension of the fatigue strength of the material, which is time-consuming to obtain and often hampers the development of new materials and components. Therefore, a testing method based on damage mechanics has been developed to defeat the time and cost limitations of current testing methods. By using the new method, it is possible to determine the fatigue behaviour of a material in a short time and by only using a few specimens. This development dramatically reduces the designing process of the mechanic component since it is feasible to quickly analyse multiple materials and consider the effect of different aspects that could influence fatigue behaviour, such as surface conditions. This work addresses the knowledge behind the method by testing multiple metallic materials and comparing the results to conventional tests. It highlights the main application of the method for material screening and parameter optimisation for enhanced fatigue performance.