Flexión alternante

1. Planteamiento
2. Caso Acero
3. Caso Aluminio
4. Caso Latón

Planteamiento.

Se tienen dos ejes de diámetro 2cm, uno sin entalla y otro con una entalla de 2.5mm, sometidos a flexión alternante pura, suponiendo que los mismos son de acero, aluminio y latón, determinar en cada caso cuál ha de ser el momento flector aplicado con el criterio de vida infinita.

Caso Acero.

Tipo 1030, con tratamiento térmico, templado y revenido.

Su=123 ksi.

Sy=94 ksi.

Sin entalla.

Para vida infinita, se calcula S106.

S106=Sn’CLCDCSCT

Con:

Sn’=0,5Su=61.5 ksi.

CL=1

CD=0.9

CS=1 (pulido espejo).

CT=1 (temperatura ambiente).

Resulta:

S106=55,35 ksi

Se tomará S106 como , considerando que R=-1, por tanto:

Con entalla.

S106=Sn’CLCDCSCT/KF

KF=q(KT-1)+1

Con D/d=20mm/15mm=1,33 y

r/d=2,5mm/15mm=0,16, se consigue KT=1,65 (Fig.AF4, pag. 755 Faires)

Utilizando el diagrama de Peterson, con r=2,5mm, se haya q=0,82

KF=0,82(1,65-1)+1

KF=1,533

entonces,

S106=61,5ksix1x0,9x1x1/1,533=36,105ksi

Caso Aluminio.

Para aluminio 2024-T4, Su=27ksi, HB=47

Sin entalla.

Para vida infinita, se calcula S108.

S108=Sn’CLCDCSCT

Con:

Sn’=0,4Su=10.8 ksi.

CL=1

CD=0.9

CS=1 (pulido espejo).

CT=1 (temperatura ambiente).

Resulta:

S108=9,72 ksi

Con entalla.

S108=Sn’CLCDCSCT/KF

KF=q(KT-1)+1

Con D/d=20mm/15mm=1,33 y

r/d=2,5mm/15mm=0,16, se consigue KT=1,65 (Fig.AF4, pag. 755 Faires)

Utilizando el diagrama de Peterson, con r=2,5mm, se haya q=0,66

KF=0,66(1,65-1)+1

KF=1,429

S108=9,72ksi/1,429=6,8ksi

Caso Latón.

Latón dulce C34000 (65Cu, 34Zn), con Su=55ksi.

Sin entalla.

Se asume Sn’ = 0,35Su=19,5 ksi, el cálculo se repite igual al Aluminio, resultando:

Con entalla.

Conclusión.

Como puede observarse, de la tabla de resultados, puede inferirse que para materiales no férreos, el momento en condiciones equivalentes de carga y geometría, es mucho menor que en el acero.

Que en la medida que Su disminuye, el momento disminuye.

Que en probetas con entalla, disminuye independientemente del material, la capacidad de resistencia a flexión rotativa, utilizando igual criterio de durabilidad a fatiga.

Autor:

Javier Antonio Cárdenas Oliveros

Maestría en Ingeniería Mecánica

Universidad Simón Bolívar