Calculadora de vida a fatiga (S-N, Basquin)

¿Qué es la fatiga?

Una pieza puede romperse con una tensión muy inferior a su límite elástico si la carga se aplica repetidamente. Este fenómeno es la fatiga y explica la mayoría de las roturas de piezas de máquinas. La resistencia a fatiga se describe mediante la curva S-N (Wöhler), que relaciona la amplitud de tensión con el número de ciclos hasta la rotura.

Relación de Basquin

En la zona de vida finita, la curva S-N se aproxima a una recta en ejes logarítmicos. Esa recta se expresa mediante la relación de Basquin: σ_a = σ_f' × (2N)^b. Aquí σ_a es la amplitud de tensión, N el número de ciclos, σ_f' el coeficiente de resistencia a fatiga y b el exponente de resistencia a fatiga. La vida se obtiene como N = ½ × (σ_a / σ_f')^(1/b).

Si no conoces los parámetros, puedes introducir dos puntos de la curva y la herramienta ajusta S = A × N^B a esos puntos.

Tensión media

Cuando la carga no oscila simétricamente alrededor de cero, existe una tensión media. Una tensión media de tracción acorta la vida. La corrección de Goodman transforma el estado de tensión en una amplitud equivalente totalmente alternante: σ_ar = σ_a / (1 − σ_m / S_u).

Ejemplo

En una curva con σ_f' = 1000 MPa y b = −0,1, una amplitud totalmente alternante de 400 MPa da 2N = 0,4^(−10) = 9537, por lo que N = 4768 ciclos. En la misma curva, una amplitud de 300 MPa con una tensión media de 200 MPa y una resistencia a la tracción de 800 MPa equivale a 400 MPa y produce la misma vida.

¿Por qué es solo una estimación preliminar?

La vida es extremadamente sensible a la tensión. Un pequeño error en ella puede cambiar la vida varias veces. Las entallas, el acabado superficial, el tamaño de la pieza, las soldaduras, la corrosión y las cargas variables determinan la vida real y no se incluyen en esta herramienta. Los datos de ensayo también presentan una gran dispersión. Usa el resultado solo como orden de magnitud. Para piezas que afectan a la seguridad, un ingeniero cualificado debe realizar el diseño según la norma correspondiente.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se determina la vida a fatiga a partir de una curva S N?

Con un coeficiente de resistencia a fatiga de ejemplo de 1000 MPa, un exponente de -0,1, una amplitud de tensión de 300 MPa y tensión media nula, la vida a fatiga estimada es de 84675 ciclos. Este cálculo preliminar de Basquin excluye las comprobaciones de entalla, superficie, tamaño, corrosión, cargas variables, fatiga de bajo número de ciclos y plastificación en el primer ciclo. Por ello, el resultado solo debe usarse como estimación del orden de magnitud.

Calcular con estos valores