Una metodología predictiva para la temperatura, generación de calor y transferencia en pruebas de fatiga de gigaciclos
Autores: Klein Fiorentin, Felipe; Reis, Luis; Lesiuk, Grzegorz; Reis, Ana; de Jesus, Abílio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Pruebas de fatiga
Frecuencias de excitación
Capacidades tecnológicas
Sistemas de control
Altas frecuencias de prueba
Mediciones de temperatura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
Recientemente, se ha observado una tendencia en las pruebas de fatiga relacionada con el aumento de las frecuencias de excitación durante los experimentos. Esta tendencia es producto tanto de la necesidad como de las capacidades tecnológicas disponibles. En cuanto a esto último, los avances en los sistemas de control y excitación han hecho posible realizar pruebas a frecuencias impresionantes, más allá de las décimas de kHz. Realizar pruebas de fatiga mucho más rápido es, de hecho, muy motivador, ya que representa menos tiempo y dinero gastados. Por otro lado, tales frecuencias de prueba tan altas crean algunos desafíos, como la necesidad de sistemas de medición capaces de trabajar con altas tasas de muestreo y la generación excesiva de calor en las muestras de prueba. Este último es especialmente crítico para la fatiga, ya que las propiedades mecánicas, como el módulo de elasticidad y la resistencia a la fluencia, dependen en gran medida de la temperatura. Por lo tanto, poder predecir y controlar la temperatura de la muestra durante las pruebas de fatiga es esencial. El objetivo principal del presente trabajo es proporcionar una formulación para estimar la generación de calor y la temperatura de la muestra durante las pruebas a alta frecuencia, a saber, en el régimen de fatiga de ultra-alto ciclo (UHCF). Se probaron varias aleaciones metálicas y geometrías de muestras, y los resultados del modelo se compararon con mediciones de temperatura experimentales. El modelo desarrollado fue capaz de caracterizar adecuadamente la tendencia de la temperatura a lo largo del tiempo. Además, se desarrolló un script que se puso a disposición del público.
Descripción
Recientemente, se ha observado una tendencia en las pruebas de fatiga relacionada con el aumento de las frecuencias de excitación durante los experimentos. Esta tendencia es producto tanto de la necesidad como de las capacidades tecnológicas disponibles. En cuanto a esto último, los avances en los sistemas de control y excitación han hecho posible realizar pruebas a frecuencias impresionantes, más allá de las décimas de kHz. Realizar pruebas de fatiga mucho más rápido es, de hecho, muy motivador, ya que representa menos tiempo y dinero gastados. Por otro lado, tales frecuencias de prueba tan altas crean algunos desafíos, como la necesidad de sistemas de medición capaces de trabajar con altas tasas de muestreo y la generación excesiva de calor en las muestras de prueba. Este último es especialmente crítico para la fatiga, ya que las propiedades mecánicas, como el módulo de elasticidad y la resistencia a la fluencia, dependen en gran medida de la temperatura. Por lo tanto, poder predecir y controlar la temperatura de la muestra durante las pruebas de fatiga es esencial. El objetivo principal del presente trabajo es proporcionar una formulación para estimar la generación de calor y la temperatura de la muestra durante las pruebas a alta frecuencia, a saber, en el régimen de fatiga de ultra-alto ciclo (UHCF). Se probaron varias aleaciones metálicas y geometrías de muestras, y los resultados del modelo se compararon con mediciones de temperatura experimentales. El modelo desarrollado fue capaz de caracterizar adecuadamente la tendencia de la temperatura a lo largo del tiempo. Además, se desarrolló un script que se puso a disposición del público.