Universidad Pública de Navarra



Año Académico: 2017/2018
Máster Universitario en Ingeniería Mecánica Aplicada y Computacional
Código: 720102 Asignatura: Fatiga de componentes y estructuras
Créditos: 6 Tipo: Obligatoria Curso: 1 Periodo: 1º S
Departamento: Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales
Profesores
GARCIA ZABALEGUI, FRANCISCO JAVIER (Resp)

Partes de este texto:

 

Módulo/Materia

MODULO: Fundamental

MATERIA: Vibraciones Mecánicas y Fatiga de Componentes y Estructuras

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Descriptores

La asignatura introduce al estudiante de forma avanzada en el análisis del comportamiento en servicio de componentes y estructuras profundizando en los métodos de cálculo en los que el efecto de la plasticidad juega un papel fundamental. Se profundiza en aquellos campos de la mecánica de la fractura, tanto elástica como plástica, determinando el número de ciclos antes de que se produzca el fallo de una estructura. Se expondrán además estrategias para aumentar la vida útil de la estructura

 

Palabras clave: Fatiga Componentes y Estructuras. Método tensión-vida. Método deformación-vida. Mecánica de la fractura elástico-lineal. Mecánica de la fractura elasto-plastica. Ley de Paris. Tensiones Residuales. Entallas. Análisis Weibull. Elementos Finitos. Aspectos Macro y Micro de fallos.

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Competencias genéricas

CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o pocos conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio

 

CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios

 

CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones ultimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades

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Competencias específicas

CE01 - Que los estudiantes conozcan y sepan aplicar modelos teóricas y herramientas físicas y matemáticas avanzadas (incluyendo simulaciones numéricas) para la resolución de problemas de alto nivel en el campo de la mecánica

CE02 - Que los estudiantes adquieran conocimientos profundos que les permitan desarrollar criterios para optimizar el diseño de componentes y sistemas mecánicos mediante la innovación de los mismos

CE03 - Que los estudiantes sean capaces de utilizar las herramientas más avanzadas de cómputo y simulación que resulten adecuadas para la resolución de problemas en el campo del diseño y optimización mecánica. Especialmente en problemas no lineales o problemas con acoplamientos entre diferentes fenómenos físicos

CE05 - Que los estudiantes sean capaces de generar información y documentación de alto nivel que explique la resolución de problemas complejos en los campos de las vibraciones mecánicas, la fatiga, la mecánica de fluidos y, en general, del diseño mecánico avanzado.

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Resultados aprendizaje

R1 - Conocer y comprender conceptos de fatiga uniaxial y multiaxial
R2 - Ser capaz de utilizar herramientas informáticas para el diseño de piezas a fatiga
R3 - Analizar y diagnosticar los mecanismos de fallo por rotura de componentes mecánicos
R4 - Ser capaz de analizar los resultados de un programa informático de predicción de vida a fatiga

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Metodología

Actividad formativa Horas Presenciales Horas NO Presenciales Presencialidad
A1 - Clases teóricas   40 0 100 %
A2 - Clases prácticas Practicas laboratorio (8) Debates, puestas en común, tutoría grupos (8) 16 0 100 %
A3 - Tutorías   2 0 100 %
A4 - Estudio y trabajo autónomo Elaboración de trabajo (30) Lecturas de material(15) Estudio individual(45) 0 90 0 %
A5 - Evaluación   2 0 100 %
Total   60 90  

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Relación actividades formativas-competencias

Competencia Actividad Formativa
CB7 A1, A2, A3, A4, A5
CB8 A1, A2, A3, A4, A5
CB9 A1, A2, A3, A4, A5
CE01 A1, A2, A3, A4, A5
CE02 A1, A2, A3, A4, A5
CE03 A1, A2, A3, A4, A5
CE05 A1, A2, A3, A4, A5

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Idiomas

El idioma de impartición es el castellano. Si bien se dispone de una colección de apuntes y de presentaciones en dicho idioma elaborados para la asignatura y a disposición de los estudiantes en el sitio del aulario virtual (Mi Aulario) dedicado a la asignatura, la bibliografía de referencia está editada esencialmente en inglés. Así mismo, la mayor parte de los artículos utilizados para los trabajos de carácter personal que habrán de desarrollar los estudiantes matriculados en la asignatura se encuentran editados en inglés.

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Evaluación

La calificación final de la asignatura será la suma ponderada de tres actividades desarrolladas para evaluar el nivel de adquisición por parte del estudiante de los resultados de aprendizaje previstos:

 

Resultado de aprendizaje Actividad de evaluación Sistema de evaluación Peso (%) Recuperable
R2, R4 Resolución de problemas propuestos por los profesores Resolución de Problemas 35 SI
R1, R3 Examen Teorico-Practico Examen 40 SI
R3, R4 Exposición del trabajo libre realizado Presentación oral 25 SI

 

La asistencia a las clases teóricas (que se registrará mediante el control de firmas) no es un requisito para superar la asignatura; sin embargo, la participación activa en las mismas puntuará de forma positiva, sumándose a la calificación final que se haya alcanzado a partir de las distintas actividades de evaluación descritas arriba.

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Contenidos

Introducción y reseña histórica.

Métodos de diseños a fatiga.

Aspectos micro y macroscópicos de la fatiga en metales

Ensayos a fatiga y curvas tensión-vida (S-N).

Deformación cíclica y curvas deformación-vida (¿-N)

Fundamentos de la LEFM y aplicación en el crecimiento de grieta en fatiga.

Entallas, muescas, ranuras, etc. y sus efectos.

Tensiones residuales y sus efectos en la resistencia a fatiga.

Fatiga debida a cargas de amplitud variable.

Fatiga multiaxial.

Fatiga por vibración

Aspectos estadísticos de la fatiga.

Análisis y diagnóstico de fallos a fatiga.

Diseño de componentes sometidos a fatiga.

Evaluación fallo componentes mecánicos

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Temario

Tema 1: Introducción
Tema 2: Métodos Diseño Fatiga
Tema 3: Aspectos Macroscópicos/Microscópicos
Tema 4: Modelo S-N
Tema 5: Deformación cíclica. Modelo e-N
Tema 6: Linear elastic Fracture Mechanics (LEFM)
Tema 7: Elastoplastic Fracture Mechanics (EPFM)
Tema 8: Entallas / Tensión Media
Tema 9: Tensiones Residuales
Tema 10: Fatiga bajo Cargas de Amplitud Variable
Tema 11: Análisis de Solicitaciones
Tema 12: Fatiga Multiaxial
Tema 13: Métodos Estadísticos
Tema 14: Fatiga Debida a Vibraciones

 

Se impartiran siete sesiones de Ansys incidiendo en aquellos aspectos demostrativos de la teoria aprendida en la asignatura

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que su profesor ha solicitado a la Biblioteca.


Bibliografía básica

  • R.I. STEPHEN y otros, ¿Metal Fatigue in Engineering¿, E. Wiley Interscience.
  • J. SCHIJVE ¿Fatigue of structures and materials¿. E. Springer

Bibliografía complementaria (puede haber ediciones actualizadas)

  • R. AVILES, ¿Análisis de Fatiga en Máquinas¿, E. Thomson.
  • W. PILKEY, ¿Peterson¿s Stress ConcentrationFactors¿. E. Wiley
  • J. SHIGLEY, ¿Mechanical Engineering Design¿
  • D. BROEK, ¿Elementary Engineering Fracture Mechanics¿, E. Nijhoff

Material Adicional:

  • Apuntes propios de la asignatura en ¿Mi Aulario¿

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Lugar de impartición

Aula Aulario

Sala Informatica departamento IMEM

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