La tensión cíclica es la distribución de fuerzas (también conocidas como tensiones) que cambian con el tiempo de forma repetitiva. Como ejemplo, considere una de las ruedas grandes que se utilizan para conducir un telesilla , como un telesquí . El cable de alambre enrollado alrededor de la rueda ejerce una fuerza hacia abajo sobre la rueda y el eje de transmisión que sostiene la rueda. Aunque el eje, la rueda y el cable se mueven, la fuerza permanece casi vertical con respecto al suelo. Por lo tanto, un punto de la superficie del eje de transmisión sufrirá tensión cuando esté apuntando hacia el suelo y compresión cuando esté apuntando al cielo.
Tipos de estrés cíclico
La tensión cíclica se encuentra con frecuencia en maquinaria giratoria donde se aplica un momento flector a una pieza giratoria. Esto se llama tensión de flexión cíclica y el elevador aéreo de arriba es un buen ejemplo. Sin embargo, también existen tensiones axiales cíclicas y tensiones de torsión cíclicas . Un ejemplo de tensión axial cíclica sería una cuerda elástica (ver puenting ), que debe soportar la masa de personas cuando saltan de estructuras como puentes. Cuando una persona llega al final de un cordón, el cordón se desvía elásticamente y detiene el descenso de la persona. Esto crea una gran tensión axial en el cordón. Una fracción de la energía potencial elástica almacenada en el cordón se transfiere típicamente de regreso a la persona, arrojándola hacia arriba una fracción de la distancia en la que cayó. Luego, la persona vuelve a caer sobre el cordón, lo que provoca tensión en el cordón. Esto sucede varias veces por salto. El mismo cable se usa para varios saltos, creando tensiones cíclicas en el cable que eventualmente podrían causar fallas si no se reemplazan.
Esfuerzo cíclico y falla de material
Cuando se aplican tensiones cíclicas a un material, aunque las tensiones no causen deformación plástica , el material puede fallar debido a la fatiga . La falla por fatiga se modela típicamente descomponiendo las tensiones cíclicas en componentes medios y alternos. El estrés medio es el promedio de tiempo del estrés principal. La definición de estrés alterno 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 partes están sujetas a un solo tipo (de flexión, axial o torsional) de tensión cíclica porque esto se asemeja más a los experimentos utilizados para caracterizar la falla por fatiga en diferentes materiales.
Referencias
- ^ Lalanne, Christian (5 de enero de 2010). Vibración mecánica y golpes, daños por fatiga . John Wiley & Sons, 2010. p. 6. ISBN 9780470610350. Consultado el 15 de junio de 2012 .
- ^ SS Manson; Gary R. Halford (2006). Fatiga y durabilidad de materiales estructurales . ASM International, 2006. p. 83. ISBN 9781615030743. Consultado el 15 de junio de 2012 .