El daño estructural lo podemos definir como la degradación de las propiedades físicas, químicas y estructurales, por la cual un material no se comporta de la forma en que fue concebido inicialmente. El daño afectará adversamente el funcionamiento actual o futuro de un sistema estructural.
Las propiedades mecánicas, resistencia y rigidez, de un material pueden verse afectadas por dos factores principales: la exposición a condiciones ambientales y la acción de cargas cíclicas.
La degradación de las propiedades mecánicas bajo cargas repetitivas o fluctuantes que son de orden inferior a las cargas resistentes estáticamente, se le conoce como fatiga.
Los efectos de la fatiga se presentan inicialmente en las discontinuidades o imperfecciones del material. La existencia de distintas fases con distintas propiedades es, entonces, el desencadenante de los mecanismos de degradación local que inicia el proceso global de daño.
El fenómeno de fatiga lo podemos describir en tres fases. La primera de ellas se denominanucleación. En esta fase aparecen microgrietas, como ya se había comentado, en los lugares donde el material presenta discontinuidades o anomalías. La segunda es la etapa de propagación de grietas, y ocurre un mecanismo de deformación en la grieta mientras que el resto de la pieza se comporta elásticamente. La tercera etapa fractura final. La grieta está próxima.
La fatiga es un fenómeno sumamente complejo, pero podemos identificar ciertos factores que comúnmente se involucran en el procedimiento de degradación y falla.
- Concentración de esfuerzos
- Estado de esfuerzos y deformaciones
- Tamaño
- Microestructura.
- Propiedades mecánicas
- Temperatura
- Ambiente
- Esfuerzos residuales
- Combinación de esfuerzos
- Acabado superficial.
Por lo anterior dicho bien podemos definir a la fatiga como un proceso de agrietamiento de un material bajo cargas repetitivas o fluctuantes.
Para que la fatiga ocurra es necesario que se cumplan tres condiciones, si alguna de éstas no se llegara a cumplir, la fatiga no se presenta.
- · La existencia de un esfuerzo a tensión suficientemente alto pero menor que la resistencia última del material.
- · Una variación del esfuerzo mayor a un valor dado llamado límite de fatiga.
- · Un número suficiente de ciclos de carga.
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