La tensión cíclica es la distribución de fuerzas (también conocidas como tensiones) que cambian con el tiempo de manera repetitiva. Como ejemplo, considere una de las grandes ruedas que se utilizan para impulsar un elevador aéreo, como un telesquí . El cable de alambre enrollado alrededor de la rueda ejerce una fuerza descendente sobre la rueda y el eje de transmisión que la sostiene. Aunque el eje, la rueda y el cable se mueven, la fuerza permanece casi vertical con respecto al suelo. Por lo tanto, un punto en la superficie del eje de transmisión sufrirá tensión cuando apunte hacia el suelo y compresión cuando apunte hacia el cielo.
En las máquinas rotativas, donde se aplica un momento de flexión a una pieza rotativa, se suele encontrar tensión cíclica de flexión , y el elevador aéreo de arriba es un buen ejemplo. Sin embargo, también existen tensiones axiales cíclicas y tensiones torsionales cíclicas . Un ejemplo de tensión axial cíclica sería una cuerda elástica (ver puenting ), que debe soportar la masa de personas que saltan desde estructuras como puentes. Cuando una persona llega al final de una cuerda, esta se desvía elásticamente y detiene el descenso de la persona. Esto crea una gran tensión axial en la cuerda. Una fracción de la energía potencial elástica almacenada en la cuerda se transfiere normalmente de vuelta a la persona, lanzándola hacia arriba una fracción de la distancia desde la que cayó. Luego, la persona vuelve a caer sobre la cuerda, lo que provoca tensión en la cuerda. Esto sucede varias veces por salto. La misma cuerda se utiliza para varios saltos, lo que crea tensiones cíclicas en la cuerda que podrían acabar provocando una avería si no se reemplaza.
Cuando se aplican tensiones cíclicas a un material, aunque las tensiones no provoquen deformación plástica , el material puede fallar debido a la fatiga . La falla por fatiga generalmente se modela descomponiendo las tensiones cíclicas en componentes medios y alternativos. La tensión media es el promedio temporal de la tensión principal. La definición de tensión alterna varía entre diferentes fuentes. Se define como la diferencia entre la tensión mínima y máxima, o la diferencia entre la tensión media y máxima. [1] [2] Los ingenieros intentan diseñar mecanismos cuyas piezas estén sujetas a un solo tipo (flexión, axial o torsional) de tensión cíclica porque esto coincide más con los experimentos utilizados para caracterizar la falla por fatiga en diferentes materiales.