Ley de Basquin

Principio de la ciencia de los materiales

Imagen de una curva SN típica

La ley de fatiga de Basquin establece que la vida útil del sistema tiene una dependencia de ley de potencia de la amplitud de carga externa, , donde el exponente tiene una fuerte dependencia del material. ^[1] Es útil para expresar relaciones SN . ${\displaystyle t_{f}\sim \sigma _{0}^{-\alpha }}$ ${\displaystyle \alpha }$

Es un principio fundamental en la ciencia de los materiales que describe la relación entre la amplitud de la tensión que experimenta un material y su vida útil por fatiga en condiciones de carga cíclica. La ley recibe su nombre del científico estadounidense O.H. Basquin, quien la introdujo en 1910. ^{[2] [3]} La ley proporciona un modelo matemático para predecir el número de ciclos hasta la falla ( N ) en función de la amplitud de la tensión aplicada . ${\displaystyle (\sigma _{a})}$

La prueba de fatiga de alto ciclo se utiliza para determinar el comportamiento del material bajo cargas cíclicas repetitivas. Esta prueba tiene como objetivo establecer las características de los ciclos de tensión hasta la falla de los materiales, utilizando principalmente un rango de tensión identificado y una frecuencia de aplicación de carga. Por lo general, se realiza utilizando una máquina de prueba de fatiga estándar donde la muestra de prueba se prepara de una manera específicamente definida y luego se somete a cargas hasta que se produce la falla. A lo largo de la prueba, se utiliza un software de computadora para registrar varios parámetros necesarios, como el número de ciclos experimentados y el punto exacto de falla. Este protocolo de prueba permite el desarrollo de una curva SN (también conocida como curva de Wöhler ), ^[4] una representación gráfica de la amplitud de la tensión ( S ) frente al número de ciclos hasta la falla ( N ). Al trazar estas curvas para diferentes materiales, los ingenieros pueden compararlas y tomar decisiones informadas sobre la selección óptima del material para aplicaciones de ingeniería específicas. La relación SN generalmente se puede expresar mediante la ley de fatiga de Basquin, que se da por: ^[5]

${\displaystyle \sigma _{a}=\sigma '_{f}\left({\frac {2N}{\varepsilon '_{F}}}\right)^{b}}$,

donde es la amplitud de la tensión, es el coeficiente de resistencia a la fatiga, es el número de ciclos hasta la falla, es el coeficiente de ductilidad por fatiga y es el exponente de resistencia a la fatiga. Tanto y son propiedades del material. ${\displaystyle \sigma _{a}}$ ${\displaystyle \sigma '_{f}}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \varepsilon '_{F}}$ ${\displaystyle b}$ ${\displaystyle \sigma '_{f}}$ ${\displaystyle b}$

La ley de Basquin también se puede expresar como , donde es el cambio en el estrés, es el número de ciclos hasta la falla, y tanto como son constantes. ^{[6] [7]} ${\displaystyle \left({\frac {\Delta \sigma }{2}}\right)(N_{f}^{b})=C}$ ${\displaystyle \Delta \sigma }$ ${\displaystyle N_{f}}$ ${\displaystyle b}$ ${\displaystyle C}$

Referencias

1. Kun, Ferenc; Carmona, Humberto (abril de 2008). "Universalidad detrás de la ley de fatiga de Basquin". Physical Review Letters . 100 (9): 094301. arXiv : 0801.3664 . Código Bibliográfico :2008PhRvL.100i4301K. doi :10.1103/PhysRevLett.100.094301. PMID  18352713.
2. Milella, Pietro Paolo (19 de septiembre de 2024). "Análisis de fatiga basado en el estrés: fatiga de alto ciclo". En Milella, Pietro Paolo (ed.). Fatiga y corrosión en metales . Springer International Publishing. págs. 315–353. doi :10.1007/978-3-031-51350-3_7. ISBN 978-3-031-51350-3– vía Springer Link.
3. S., Seitl; A., Benešová; S., Blasón; P., Miarka; J., Klusák; V., Bílek. «VALUACIÓN ESTADÍSTICA AVANZADA DE LOS DATOS DE FATIGA OBTENIDOS DURANTE LA MEDICIÓN DE MEZCLAS DE HORMIGÓN CON VARIAS RELACIONES AGUA-CEMENTO» (PDF) . págs. 1–4.
4. "Fatiga" (PDF) . ETH Zürich . Consultado el 19 de septiembre de 2024 .
5. "Fatiga de alto ciclo: definición y análisis | StudySmarter".
6. "Resuelto La Ley de Basquin para una aleación probada en R=−1 es | Chegg.com | Chegg.com". www.chegg.com .
7. "Resuelto La Ley de Basquin para una aleación probada en R=−1 es | Chegg.com | Chegg.com". www.chegg.com .

Enlaces externos

• EVALUACIÓN ESTADÍSTICA AVANZADA DE DATOS DE FATIGA OBTENIDOS DURANTE LA MEDICIÓN DE MEZCLAS DE HORMIGÓN CON DIVERSAS RELACIONES AGUA-CEMENTO
• Fatiga - ETH Zúrich