Desarrollo de un modelo para la predicción de vida bajo daño acumulado por fatiga para componentes automotrices

Abstract

El análisis de durabilidad es realizado para conocer el daño aplicado por las cargas y el número de ciclos de carga comparándolas con las curvas S-N. Esta información es evaluada usando una hipótesis de daño por fatiga. En el presente trabajo se realiza una propuesta para estimar la curva S-N del hierro nodular, basado en la resistencia última, usando un caso de estudio de una mangueta bajo carga de flexión. El modelo propuesto considera los factores de corrección como el acabado superficial, tipo de carga y nivel de confiabilidad. Una ventaja de la relación propuesta es la viabilidad de estimar la vida en el límite de fatiga de bajos y altos ciclos sin la necesidad de realizar un número considerable de pruebas experimentales. Dado que la expresión requiere solo de la resistencia ultima, de esta manera se simplifica el cálculo de durabilidad con una cantidad limitada de información. Una de las premisas de la regla Miner es que el daño total es igual a la suma de los daños absorbidos; sin embargo, se han propuesto diferentes modelos para tomar en cuenta el efecto de las secuencias de carga bajo dos niveles de carga. Para analizar este efecto, se ha realizado un caso de estudio de un soporte de eje trasero, analizando 6 secuencias de tres niveles de carga, definidos como Baja, Media y Alta. Con estos resultados y una serie de prueba en amplitud constante utilizando el método de la escalera, se construyó la curva S-N del componente. 24 pruebas a temperatura ambiente se llevaron a cabo con el fin de evaluar el proceso de daño. Se encontró que, en virtud de un bloque de tres niveles de carga, la secuencia de cada bloque tiene un efecto en el monto total de los daños en el mismo número de ciclos. Con esta información es posible mejorar la predicción de la vida, a través de la modificación de la regla de daño. El modelo propuesto utiliza un factor que depende de la resistencia última y el esfuerzo de fluencia. Esto es una ventaja sobre otras aproximaciones, debido a que necesitan pruebas dinámicas adicionales, para realizar la predicción de vida.