Irakasgaiaren azalpena eta testuingurua

Denboran aldakorrak diren tentsioak jasaten dituzten osagaien analisi erresistentea (nekea), makinen eta sistema estrukturalen diseinuko arlo garrantzitsuenetakoa da. Nekea aplikazio industrial gehienetan ageri da: automozioa, trenbideak, aeronautika, aeroespazioala, itsas-arloa, egiturak, makina erreminta, elektrotresnak, lan publikoko makinaria, etabar. Asignatura honetan fraktura eta nekerako analisi metodo printzipalak aurkezten dira, ikaslea analisi mota bakoitzerako metodo egokiena aukeratzeko, eta neke aldetik diseinu optimoa egiteko erabakiak hartu ahal izateko, gai izan dadin.

Irakasgaia ikastean lortuko diren emaitzak

Makinen Diseinuko arazoak/erronkak ebaztea, Fraktura eta Nekerako Diseinuko metodo eta teoria aurreratuak erabiliz.



Ebatzi beharreko problemaren helburuak identifikatu eta zehaztea, informazioa diskriminatuz eta zihurgabetasunari aurre eginez.



Lortutako emaitzak analizatzea, onargarriak diren baloratuz, eta errore iturriak identifikatuz.



Ideaiak argi azaltzea, lengoaia tekniko eta egitura egokia eta ordenatua erabiliz dokumentazioan.



Ebazpen metodoan erabilitako operazio eta kalkuluen sekuentzia era egokian antolatu eta adieraztea.



Talde mailan hartutako konpromezua betetzea, bai edukieran zein datan.



Proposatutako talde dinamiketan parte hartzea, antolakuntzan eta ikuspuntu ezberdinak bateratzean lagunduz.



Zalantzak era egokian planteatzea eta taldekideei laguntzea, parte hartzaile guztien aportazioak kontuan hartuta.

Ohiko deialdia: orientazioak eta uko egitea

Deialdi arruntean irakasgaiaren ebaluazioa EBALUAZIO JARRAITUKO sistemaren bidez egingo da, ebaluazio jarduera hauen bidez:



1) Talde-lana: 4 ikasleko taldetan. Lana irakasleak proposatuko du. Talde bakoitzak lanari buruzko txosten teknikoak emango ditu, irakasleak adierazitako epeetan. Ikasgaia gainditzeko, ezinbestekoa da talde lana gainditzea. Taldeko lanaren notak irakasgaiaren azken kalifikazioan duen pisua %30ekoa da.

2) 1. PARTZIALA + 2. PARTZIALA: ikasturte erdian lehen azterketa partziala, ez derrigorrezkoa egingo da asignaturako materiaren lehen erdiari buruz. Lehen partzialaren notak% 35eko pisua izanen du irakasgaiaren azken kalifikazioaren gainean. Lehen partziala gainditzen duten ikasleek irakasgaiaren lehen zatia gaindituko dute eta bigarren partzialera aurkeztu ahal izango dira (azken azterketa arruntaren egun berean) irakasgaiaren gainerako materiarekin. Ikasgaia gainditzeko, bigarren partziala gainditu beharko da, eta% 35 izango da bigarren partzial horretako notak irakasgaiaren azken kalifikazioan duen pisua.



3) AZKEN AZTERKETA ARRUNTA: lehen partziala gainditu ez duten edo bertara aurkeztu ez diren ikasleentzat, ikasturte amaieran banakako azken azterketa egingo da materia osoari buruz. Ikasgaia gainditzeko, azken azterketa arrunta gainditu beharko da, eta% 70 izango da azken azterketa honetako notak irakasgaiaren azken kalifikazioaren gainean duen pisua. Beste %30 taldeko lanari dagokio, eta hori ere derrigorrez gainditu beharko da.



Beraz, ikasgaia deialdi arruntean gainditzeko, beharrezkoa da modu independentean gainditzea bai lehen partziala bai bigarren partziala (edo azken azterketa arrunta bakarrik), bai eta taldeko lana ere.



EBALUAZIO JARRAIARI ESPRESUKI UKO EGITEN dioten ikasleek, irakasleari ikasturteko 9. astea baino lehen mezu elektroniko baten bidez (UPV/EHUko Graduko titulazio ofizialetako ikasleen ebaluazioa arautzen duen araudiaren arabera), deialdi arrunteko irakasgaiaren ebaluazioa AZKEN ebaluazio-sistema bidez jasokok dute. Azterketa final horrek ariketa osagarri bat izango du, talde lanari lotutako gaitasunen ebaluazioa jasoko duena.

Ezohiko deialdia: orientazioak eta uko egitea

Asignatura ez gaindituz gero, ezohiko deialdian ikasleak azterketa final bat egin beharko du 1 eta 2 partzialeko materiari buruz.

Irakasgai-zerrenda

TEMA I: ASPECTOS GENERALES DE FALLOS EN SERVICIO

1. INTRODUCCIÓN A LA ASIGNATURA

1. Ámbito de la asignatura

2. Organización del curso: plan docente y programa

3. Tipos de fallo de componentes y estructuras

4. Propiedades mecánicas de los materiales

5. Teorías de fallo: estático, fractura, creep, fatiga



2. COMPORTAMIENTO ELÁSTICO Y PLÁSTICO

1. Comportamiento no lineal de materiales

2. Comportamiento elasto-plástico, fórmula de Ramberg-Osgood

2. Plastificación en concentradores de tensión: método de Neuber

3. Regla de Glinka o de la densidad de energía de deformación



3. OBTENCIÓN DE TENSIONES; MÉTODOS TEÓRICOS Y EXPERIMENTALES

1. Requisitos de los modelos de elementos finitos; postprocesado

2. El caso de los análisis estáticos y quasi-estáticos

3. Resultados del análisis dinámicos

4. Medida experimental de tensiones

5. Tensiones residuales o internas

6. Métodos de acondicionamiento de registros de tensiones

TEMA II: MECÁNICA DE LA FRACTURA EN CASOS ESTATICOS

4. MECÁNICA LINEAL DE LA FRACTURA

1. Finalidad de la mecánica de la fractura

2. Aplicación de la mecánica de la fractura

3. Análisis del campo de tensiones en el borde de grieta

4. Método de la tensión crítica

5. Métodos experimentales de detección y medida de grietas

6. Criterio de Griffith

7. Puntualizaciones sobre tensiones en grietas, combinación de factores geométricos



5. MECÁNICA NO LINEAL DE LA FRACTURA

1. Corrección de Irwin y enfoque de Dugdale

2. Forma de la zona plástica

3. Tensión y deformación planas, restricción plática, efectos del espesor

4. Integral J y otros criterios, módulo de rasgado, estabilidad

5. Aplicaciones



TEMA III: PROBLEMAS DEL DISEÑO Y ANÁLISIS A FATIGA

6. METODOS DE DISEÑO A FATIGA

1. Estrategias y criterios de diseño a fatiga

2. Procedimientos o protocolos internos de las empresas

3. Normas

4. Métodos generales de análisis: basados en tensiones y en extensiones

5. Análisis y ensayos de probetas y prototipos; ensayos acelerados

6. Estudio y seguimiento del comportamiento en servicio



7. ASPECTOS MACRO Y MICROSCÓPICOS DE LA FATIGA

1. Superficies de fractura y características macroscópicas

2. Técnicas de observación y seguimiento de la fatiga

3. Mecanismos de fatiga y características microscópicas

4. Relación entre los niveles atómico, cristalino y macroscópico



8. ENSAYOS DE FATIGA; ENFOQUE S-N

1. Tipos de cargas para ensayos de probetas

2. Máquinas y probetas

3. Curvas tensión-número de ciclos

4. Factores que influyen en el comportamiento a fatiga

5. Representación y aproximaciones de curvas S-N: ecuación de Basquin

6. Tratamiento estadístico de resultados de ensayos



TEMA IV: METODOS UNIAXIALES BASADOS EN CRITERIOS TENSIÓN-DURACION

9. TRATAMIENTO DE LA CONCENTRACIÓN DE TENSIONES

1. Efectos de la concentración de tensiones en fatiga

2. Sensibilidad a la entalla: fórmulas de Peterson y Neuber

3. Comportamiento elasto-plástico con cargas cíclicas

4. Criterio de Neuber con cargas cíclicas



10. EFECTOS DE LAS TENSIONES MEDIAS EN FATIGA I

1. Fatiga con tensiones medias; diagrama de Haigh

2. Criterios de Goodman, Morrow, SWT y otros

3. Tratamiento de la concentración de tensiones

4. Coeficiente de seguridad; equivalencia en tensiones

5. Margen de seguridad; equivalencia en duración

6. Consideración de las tensiones residuales o internas



11. EFECTOS DE LAS TENSIONES MEDIAS EN FATIGA II

1. El caso de las tensiones de compresión

2. Tensión estática equivalente en compresión

3. Tensiones alternas equivalentes para duración en compresión

4. Diagramas de Smith-Goodman y diagramas master

5. Correlación de resultados con diferentes relaciones R de fatiga

6. Transformación de coeficientes modificativos de Marin

7. Curvas de fatiga con tensión media para diseños exigentes



12. DAÑO ACUMULATIVO

1. Tensión alterna equivalente de Palmgren-Miner

2. Daño acumulativo con ciclos de carga principales y secundarios

3. Reglas no lineales de daño acumulativo

4. Histogramas y diagramas de excedencia

5. Análisis de fatiga con tensiones aleatorias

6. Efectos de la plastificación local por cargas extremas



TEMA V: MÉTODOS UNIAXIALES BASADOS EN DEFORMACION-DURACION

13. DEFORMACIÓN CÍCLICA Y ENFOQUE DEFORMACIÓN-DURACION

1. Ensayos monotónicos de tensión

2. Comportamiento cíclico tensión-deformación

3. Enfoque de duración basado en deformaciones: Coffin-Manson

4. Consideración de las tensiones medias: Morrow y SWT

5. Fatiga a altas temperaturas: fatiga termo-mecánica

6. Fatiga y creep



TEMA VI: MÉTODOS BASADOS EN MECANICA DE LA FRACTURA

14. MECÁNICA DE LA FRACTURA EN FATIGA I

1. Introducción

2. Propagación de grieta, aplicación de la ecuación de Paris

3. Efectos de las tensiones medias

3. Efectos de retardo producidos por sobrecargas

4. Crecimiento de grieta con ciclos de amplitud constante



15. MECÁNICA DE LA FRACTURA EN FATIGA II

1. Crecimiento de grieta con ciclos de amplitud variable

2. El fenómeno de cierre de grieta

3. Grietas pequeñas y limitaciones de la MLF

4. Mecánica elasto-plástica de la fractura en fatiga

TEMA VII: METODOS AVANZADOS DE ANALISIS CON TENSIONES MULTIAXIALES

16. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE FATIGA MULTIAXIAL I

1. Problemas de la fatiga multiaxial: clasificación de métodos

2. Métodos empíricos

3. Bases de los métodos avanzados

4. Métodos de enfoque global: Sines y Crossland



17. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE FATIGA MULTIAXIAL II

1. Bases de los métodos de plano crítico

2. Métodos de plano crítico basados en tensiones: Findley, Matake, Dang Van

3. Métodos de plano crítico basados en deformaciones: Socie-Fatemi

4. Métodos energéticos: Smith-Watson-Topper

5. Modelos basados en mecánica de la fractura

5. Comparación de métodos y consideraciones prácticas



TEMA VIII: CASOS ESPECIALES

18. CASOS ESPECIALES DE ANÁLISIS DE FATIGA

1. Puntualizaciones sobre materiales metálicos no férricos

2. El caso de los materiales compuestos

3. Otros materiales: cerámicos, plásticos, biológicos

4. Dimensionamiento de ejes de transmisión de potencia

5. Análisis de fatiga en soldaduras

6. Análisis de fatiga en uniones atornilladas

7. Programas de computador para análisis de fatiga

Bibliografia

Nahitaez erabili beharreko materiala

Avilés, R.; Análisis de fatiga en máquinas. Editorial Thomson-Paraninfo, Spain, 2005.



Albizuri, J. et al.; Cuaderno de ejercicios de clase: Tecnología de Materiales y Diseño de Máquinas. Departamento de Publicaciones de la ETSI de Bilbao.,2010.



Avilés, R.; Notas sobre análisis de fatiga en máquinas. Departamento de Publicaciones de la ETSI de Bilbao, 2012.

Oinarrizko bibliografia

Avilés, R.; Análisis de fatiga en máquinas. Editorial Thomson-Paraninfo, Spain, 2005.

Albizuri, J. et al.; Cuaderno de ejercicios de clase: Tecnología de Materiales y Diseño de Máquinas. Departamento de Publicaciones de la ETSI de Bilbao.,2010.

Avilés, R.; Notas sobre análisis de fatiga en máquinas. Departamento de Publicaciones de la ETSI de Bilbao, 2012.

Gehiago sakontzeko bibliografia

Juvinall, R.C.; Marshek, K.M.; Fundamentals of machine component design (3rd Edition). Ed. Wiley, 2000.



Norton, R.L.; Machine design, an integrated approach (3rd Edition). Pearson International Edition, 2006.



Shigley, J.E.; Mischke, C.R.; Budynas, R.G.; Mechanical engineering design (7th Edition). McGraw Hill, 2004.



Suresh, S.; Fatigue of materials (2nd. Ed) Cambridge Solid State Science Series, Cambridge University Press, 2001.



Johnson, R.C.; Machine Design. vol. 45, n.11, p.108, Penton Publishing (USA), 1967.



Stephens, R.I., et al. ; Metal fatigue in engineering (2nd edition). Wiley Interscience, 2001.



Schijve, J.; Fatigue of structures and materials. Kluwer Academic Publishers, 2001.

Aldizkariak

- Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures



- Materials Science and Technology



- Materials Science and Engineering A



- International Journal of Fatigue

Estekak

https://www.efatigue.com/



http://www.fea-optimization.com/ETBX/strainlife_help.html



http://www.ndt-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Materials/Mechanical/S-NFatigue.htm



http://www.journals.elsevier.com/engineering-fracture-mechanics/



http://www.elsevier.com/journals/journal-of-materials-processing-technology/



http://www.journals.elsevier.com/international-journal-of-fatigue/



https://sites.google.com/site/admbilbao/home



http://www.astm.org/



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