Efecto de las Tensiones Residuales en la Resistencia a la Fatiga en las Piezas Lisas y Estriadas de Barras de Torsión de Resortes
Autores: Moilnik, Vinko; Predan, Joef; Gubeljak, Nenad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Barras de torsión
Tensiones residuales
Resistencia a la fatiga
Criterio de fatiga de Dang Van
Concentración de tensiones
Análisis de tensiones por FEM
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
El artículo discute el efecto de las tensiones residuales en la resistencia a la fatiga de las barras de torsión utilizando el criterio de fatiga de Dang Van, en la concentración de tensiones en la raíz del diente y en la parte lisa de la barra de torsión. Se inducieron tensiones residuales de compresión en la superficie durante los procesos tecnológicos mediante el rodillo de superficie en frío y el pre-esfuerzo torsional (preajuste) al rango plástico, para aumentar el rango elástico lineal y reducir el estado de tensión durante la carga torsional. Normalmente, la reducción de tensión en la barra de torsión en el punto de montaje se proporciona por el aumento del diámetro de la parte estriada, en comparación con la parte lisa de la barra de torsión. En el caso de una pequeña diferencia entre el diámetro de las partes estriadas y lisas de la barra de torsión, se puede iniciar una grieta de fatiga en la muesca, lo que provoca que la barra de torsión se rompa durante la operación después de unos cientos de ciclos de carga. Se realizó un análisis de tensiones por FEM de una barra de torsión en el artículo. Las tensiones residuales reales se midieron mediante el método no destructivo de rayos X en el lugar de concentración de tensiones en las partes lisas y estriadas con una muesca de la barra de torsión, y se utilizó el criterio de fallo de Dang Van para determinar el comportamiento a la fatiga durante la carga torsional. Por lo tanto, en el documento, se combinaron los tres métodos para determinar la vida útil óptima de una barra de torsión expuesta al par cíclico requerido. Los resultados del análisis mostraron que las tensiones residuales de compresión son útiles hasta un cierto límite donde ocurrió la iniciación retardada de la grieta de fatiga, pero un aumento adicional de la tensión de compresión causó un aumento de las tensiones cortantes máximas, que, a su vez, provocó la iniciación de la fatiga y el fallo en la parte estriada de la barra de torsión antes de alcanzar el número requerido de ciclos.
Descripción
El artículo discute el efecto de las tensiones residuales en la resistencia a la fatiga de las barras de torsión utilizando el criterio de fatiga de Dang Van, en la concentración de tensiones en la raíz del diente y en la parte lisa de la barra de torsión. Se inducieron tensiones residuales de compresión en la superficie durante los procesos tecnológicos mediante el rodillo de superficie en frío y el pre-esfuerzo torsional (preajuste) al rango plástico, para aumentar el rango elástico lineal y reducir el estado de tensión durante la carga torsional. Normalmente, la reducción de tensión en la barra de torsión en el punto de montaje se proporciona por el aumento del diámetro de la parte estriada, en comparación con la parte lisa de la barra de torsión. En el caso de una pequeña diferencia entre el diámetro de las partes estriadas y lisas de la barra de torsión, se puede iniciar una grieta de fatiga en la muesca, lo que provoca que la barra de torsión se rompa durante la operación después de unos cientos de ciclos de carga. Se realizó un análisis de tensiones por FEM de una barra de torsión en el artículo. Las tensiones residuales reales se midieron mediante el método no destructivo de rayos X en el lugar de concentración de tensiones en las partes lisas y estriadas con una muesca de la barra de torsión, y se utilizó el criterio de fallo de Dang Van para determinar el comportamiento a la fatiga durante la carga torsional. Por lo tanto, en el documento, se combinaron los tres métodos para determinar la vida útil óptima de una barra de torsión expuesta al par cíclico requerido. Los resultados del análisis mostraron que las tensiones residuales de compresión son útiles hasta un cierto límite donde ocurrió la iniciación retardada de la grieta de fatiga, pero un aumento adicional de la tensión de compresión causó un aumento de las tensiones cortantes máximas, que, a su vez, provocó la iniciación de la fatiga y el fallo en la parte estriada de la barra de torsión antes de alcanzar el número requerido de ciclos.