Evaluación de tensiones alternas de sucesos de fatiga de amplitud constante

Un suceso definido por una carga de fatiga simple

• Completamente invertida: El programa establece la tensión alterna en cada nodo como el valor de tensión en el estudio estático de referencia multiplicado por el factor de escala. Los valores de los componentes de la tensión máxima y mínima son iguales en magnitud y opuestos en dirección.

• Base cero: El programa establece la tensión alterna en cada nodo como la mitad del valor de tensión correspondiente en el estudio estático de referencia multiplicado por el factor de escala. El programa obtiene uno de los picos del estudio estático de referencia y establece el otro pico en 0.

• Relación de carga definida por el usuario: Suponiendo que la relación de carga definida por el usuario es R, el programa obtiene uno de los picos del estudio de referencia (considerando un factor de escala especificado) y calcula el otro pico multiplicando el primero por R. El programa luego calcula la cantidad de tensión seleccionada en el cuadro de diálogo de propiedades Fatiga y calcula la tensión alterna como |S*(1 - R)|/2 donde S es el valor extremo del componente tensión en el estudio estático de referencia.

Suceso simple definido por cargas de fatiga múltiples

El programa calcula las tensiones alternas de cada nodo considerando la combinación de picos de cargas de fatiga diferentes. Las cargas de fatiga pueden referirse a uno o más estudios estáticos.

Suponga que especificó las cargas de fatiga utilizando los estudios A, B y C con factores de escala FA, FB y FC para definir un suceso. Para evaluar la tensión alterna y la relación de tensión asociada de un nodo, el programa procede de la siguiente manera:

• Evalúa SA*FA, SB*FB, y SC*FC, donde SA, SB y SC se refieren a los valores de los componentes de tensión del nodo para los estudios A, B y C, respectivamente. El programa calcula los valores asociados de los componentes SX, SY, SZ, TXY, TXZ y TYZ.

• Evalúa las diferencias en la cantidad de tensión especificada para calcular las tensiones alternas para todas las combinaciones posibles de picos de tensión y determina la combinación que produce la fluctuación de tensión mayor.

• Evalúa la tensión alterna asociada al suceso dividiendo la tasa de fluctuación de la tensión por 2.

• Calcula la relación de tensión sobre la base de los extremos de tensión calculados (Smin y Smax).

• Si se definen curvas S-N múltiples con relaciones de tensión diferentes, el programa utiliza interpolación lineal para extraer la cantidad de ciclos adecuada para la tensión alterna y la relación de tensión calculadas.

• Si se define una curva S-N con media cero y se selecciona el método de corrección de tensión, el programa utiliza la tensión alterna corregida contra la curva S-N.

Sucesos múltiples

La evaluación de las tensiones alternas en sucesos múltiples dependerá de que los sucesos se produzcan de forma aleatoria o independiente. Esta opción está disponible en el cuadro de diálogo Fatiga.

Sin interacción entre los sucesos

El programa evalúa la tensión alterna de forma separada según lo explicado anteriormente en los tipos de carga diferentes.

Interacción aleatoria entre los sucesos

El programa evalúa la tensión alterna máxima considerando todas las combinaciones posibles de cargas de fatiga en cada nodo. Luego, el programa utiliza la regla de Miner y el Código ASME de Construcción de calderas y recipientes de presión para definir un conjunto de sucesos de fatiga modificados.

Este procedimiento predice un factor de daño más alto que la aplicación consecutiva de sucesos definidos, a menos que los picos de tensión de sucesos diferentes tengan una diferencia marginal. En dichos casos, se recomienda ejecutar dos estudios diferentes; un estudio sin interacción entre los sucesos y otro estudio con interacción aleatoria. Los resultados pueden revelar que una opción muestra un daño más alto en algunas ubicaciones mientras que la otra opción muestra un daño más alto en otras ubicaciones.  

Ejemplo 1

Sucesos definidos por el usuario

Suceso 1: 8000 ciclos de tensiones que alternan entre 900 psi y -400 psi

Suceso 2: 2000 ciclos de tensiones que alternan entre 700 psi y -700 psi

Sucesos modificados

Suceso 1: 2000 ciclos con tensión alterna de (900 + 700)/2 = 800 psi

Suceso 2: 6000 ciclos con tensión alterna de (900 +400)/2 = 650 psi

Ejemplo 2

Sucesos definidos por el usuario

Suceso 1: 8000 ciclos de tensiones que alternan entre 900 psi y -400 psi

Suceso 2: 2000 ciclos de tensiones que alternan entre 700 psi y -402 psi

Sucesos modificados

Suceso 1: 2000 ciclos de 900 psi con tensión alterna de (900 +402)/2 = 651 psi

Suceso 2: 6000 ciclos de 900 psi con tensión alterna de (900 +400)/2 = 650 psi

Es probable que el procedimiento de suceso independiente sea más conservador en este caso.

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