Predicción de vida en componentes con gradientes de tensiones: entallas y fatiga por fretting

Abstract

La fatiga en componentes con entalla y la fatiga por fretting son dos fenómenos diferentes pero tienen en común la existencia de un gradiente de tensiones. En estos casos la predicción de la vida a fatiga se suele realizar mediante modelos que consideran el proceso como superposición de una fase de iniciación de la grieta y otra de propagación. El problema que se plantea es definir la longitud que tiene la grieta en el instante en que termina una fase y comienza otra. El modelo empleado en este artículo combina las dos fases, sin definir a priori la separación entre ambas. En la fase de propagación se utiliza una ley de Paris modificada con un umbral de crecimiento que depende de la longitud de grieta. En la fase de iniciación se utiliza una curva S-N modificada donde se le ha restado el número de ciclos de propagación. El modelo propuesto se aplica a un conjunto de ensayos tanto de fretting con contacto esférico y cilíndrico como de probetas entalladas para comprobar la validez del modelo a la hora de predecir la vida a fatiga en distintas condiciones.

Fatigue in notched specimens and fretting fatigue are two different phenomena but they have in common the existence of a stress gradient. In these cases life prediction is usually done with models that consider the process as a superposition of an initiation and propagation phase. The problem is to define the crack length where one phase finishes and the other begins. The model employed in this paper combines both phases without defining a priori the separation between them. In the propagation phase a crack length dependent growth threshold is introduced in the Paris law. On the other hand, the S-N curve used in the initiation phase is modified by subtracting the propagation cycles. The proposed model is applied to a group of fretting fatigue tests in spherical and cylindrical contact as well as in tests with notched specimens to check the validity of the model in predicting life in different conditions.