Análisis de fatiga en Creo Ansys Simulation
Acerca del análisis de fatiga
Un análisis de fatiga en Creo Ansys Simulation permite evaluar la duración de la fatiga, los daños por fatiga y el factor de seguridad mediante los resultados de tensión o deformación de una solución estructural existente. La fatiga es un cálculo de postproceso que se efectúa en los resultados estructurales resueltos.
Un comportamiento de fatiga define cómo se realizan los cálculos de fatiga. Incluye el método de fatiga, la definición de la carga, el componente de tensión o deformación y los parámetros relacionados con la duración. Cada resultado de fatiga hace referencia a un único comportamiento de fatiga.
Requisitos previos para ejecutar un estudio de fatiga
• Primero se debe definir un análisis estructural estático o transitorio antes de definir el comportamiento o los resultados de la fatiga.
• En el modelo solo debe haber geometría sólida para la evaluación de la fatiga. No se soportan las vigas, las cáscaras ni las idealizaciones de pares de cáscaras. Las referencias deben ser cuerpos o componentes.
• Asegúrese de que se hayan definido todas las propiedades del material de fatiga necesarias antes de definir los resultados de fatiga.
• Se requiere una licencia avanzada de Creo Ansys Simulation para definir los comportamientos y los resultados de la fatiga, así como para ejecutar un análisis de fatiga.
Definición de las propiedades del material de fatiga
Antes de calcular los resultados de fatiga, se deben definir las propiedades del material de fatiga para cualquier material que se asigne al modelo. Modifique un material existente o cree un material nuevo. Defina las siguientes propiedades en el área Fatiga (Fatigue) del cuadro de diálogo Definición de material (Material Definition):
• Curva de vida de tensión (Stress Life Curve): la curva de tensión-vida (S-N) define la relación entre la amplitud de tensión alterna y el número de ciclos hasta el fallo en condiciones de fatiga elástica (ciclo alto). Ayuda a predecir la duración de la fatiga de los materiales en condiciones de carga cíclica. Defina la curva de tensión-vida como una función de tabla de amplitud de tensión frente a ciclos hasta fallo. Los valores de amplitud de tensión deben ser positivos. La amplitud de tensión y el número de ciclos deben utilizar la misma escala, ya sea lineal o logarítmica. (No se soporta la escala lineal para la amplitud de tensión ni logarítmico para el número de ciclos y viceversa).
• Coeficiente de resistencia (Strength Coefficient): el coeficiente de resistencia es la intercepción de resistencia a la fatiga en la ecuación deformación-vida (ε-N). Representa la amplitud de tensión en una inversión (2N = 1) extrapolada desde la parte elástica de la curva de fatiga. Un material con un valor más alto de coeficiente de resistencia resiste mejor los daños por fatiga en el régimen elástico.
• Exponente de resistencia (Strength Exponent): permite definir la pendiente de la parte elástica de la curva de deformación-vida en una escala logarítmica-logarítmica. Un valor más negativo de resistencia representa una pendiente más pronunciada, lo que indica una reducción más rápida de la duración de la fatiga con estrés.
• Coeficiente de ductilidad (Ductility Coefficient): el coeficiente de ductilidad representa la intercepción de la ductilidad por fatiga, correspondiente a la amplitud de la deformación plástica en una inversión. Se utiliza en los análisis de fatiga deformación-vida y representa la contribución de la deformación plástica a la duración de la fatiga. Un valor más alto del coeficiente de ductilidad significa que un material puede tolerar más deformación plástica antes de fallar.
• Exponente de ductilidad (Ductility Exponent): permite definir la pendiente de la parte de plástico de la curva deformación-vida. Solo se utiliza para la fatiga deformación-vida y permite controlar la rapidez con la que la duración de la fatiga disminuye al aumentar la deformación plástica. El valor del exponente de ductilidad suele ser negativo. Un valor más negativo del exponente de ductilidad implica que el material pierde rápidamente duración de la fatiga bajo la deformación plástica.
• Coeficiente de resistencia cíclica (Cyclic Strength Coefficient): permite definir la tensión necesaria para causar una deformación plástica unitaria bajo carga cíclica estabilizada. Se utiliza para el comportamiento de tensión-deformación cíclica y se requiere para convertir las tensiones elásticas en deformaciones plásticas cíclicas. Es importante para la fatiga deformación-vida y las correcciones de tensión media. Un valor más alto de coeficiente de resistencia cíclica implica una mayor resistencia a la deformación plástica cíclica.
• Exponente de endurecimiento por deformación cíclico (Cyclic Strain Hardening Exponent): permite definir la no linealidad de la curva de tensión-deformación cíclica. Cuando se utiliza con el coeficiente de resistencia cíclica, se determina el modo en que aumenta la tensión con la deformación plástica bajo carga cíclica. Influye en la amplitud de la deformación y se utiliza en los cálculos de duración de la fatiga. Un valor más alto de exponente de endurecimiento por deformación cíclico implica un endurecimiento por deformación cíclico más fuerte, mientras que un valor más bajo indica que el material se ablanda más fácilmente bajo carga cíclica.
Ejecución de un análisis de fatiga
Paso 1: Ejecutar un análisis estructural
1. Cree un estudio estructural y aplique cargas, restricciones y materiales.
2. Ejecute el estudio de simulaciones y verifique que los resultados de tensión o deformación estén disponibles.
Paso 2: Definir un comportamiento de fatiga
1. Pulse en la flecha junto a Definir resultados (Define Results) y, a continuación, seleccione 
Comportamiento de fatiga (Fatigue Behavior).
Comportamiento de fatiga (Fatigue Behavior).2. En el cuadro de diálogo Comportamiento de fatiga (Fatigue Behavior), seleccione uno de los siguientes tipos de análisis:
◦ Vida útil de tensión (Stress life): la tensión-vida se utiliza normalmente para la fatiga de alto ciclo y se calcula mediante los resultados de la tensión y las curvas tensión-vida.
◦ Vida útil de deformación (Strain life): la deformación-vida se suele utilizar para la fatiga de ciclo bajo y utiliza ecuaciones basadas en la deformación. Para este método, se debe definir el límite de vida infinita y otros parámetros de deformación-vida.
3. Seleccione el componente de tensión o deformación que se utilizará para los cálculos de fatiga de la lista Componente (Component).
4. Seleccione uno de los siguientes tipos de opciones de carga:
◦ Totalmente invertido (Fully reversed): es una carga de amplitud constante con un valor medio cero. Las tensiones (o deformaciones) máximas se alternan simétricamente entre tensión y compresión iguales.
◦ Cero (Zero): en este tipo de carga de amplitud constante, las tensiones varían entre cero y un valor positivo. Tiene un valor de tensión medio distinto de cero.
◦ Proporción (Ratio): en este tipo de carga de amplitud constante, las tensiones varían entre dos valores definidos por la relación de carga.
En el caso del tipo de carga Cero (Zero) o Proporción (Ratio), especifique la siguiente configuración:
◦ Teoría de la tensión media (Mean stress theory): se puede seleccionar entre los valores Ninguno (None), Goodman o Gerber para el tipo de comportamiento de tensión-vida. Consulte el tema Elección de la corrección de tensión media adecuada en el diseño de fatiga como referencia a la hora de seleccionar la teoría de tensión media que se utilizará en el comportamiento de fatiga.
Para el tipo de comportamiento de deformación-vida, elija Ninguno (None), Morrow o SWT.
◦ Proporción de carga (Loading ratio): permite especificar la relación de carga. Una relación de carga de 3 significa que las tensiones o deformaciones varían entre la amplitud real y 3 veces la amplitud con una media del doble de amplitud.
5. Especifique el factor de escala que es el factor de multiplicación de los valores medio y alterno.
6. Especifique el valor de las siguientes opciones de configuración adicionales:
◦ Vida infinita (Infinite life): es la vida máxima del tipo de análisis deformación-vida.
◦ Vida útil del diseño (Design life): se especifica la vida para la que se diseña el modelo.
◦ Unidades de vida (Life units): permite seleccionar las unidades de vida. Puede tener valores de bloques, días, minutos, segundos, etc.
7. Pulse en Aceptar (OK) para crear el comportamiento de fatiga.
Paso 3: Definir resultados de fatiga
1. Pulse en > 
Gráfico de contorno (Contour Plot).
Gráfico de contorno (Contour Plot).2. En la lista Tipo de resultados (Results type), seleccione Otros (Others) para abrir el cuadro de diálogo Otros tipos de resultado (Other Result Types). Expanda el grupo Fatiga (Fatigue) y seleccione el resultado de fatiga necesario.
3. Seleccione componentes o cuerpos sólidos como referencias.
4. Seleccione un comportamiento de fatiga existente o cree uno nuevo.
5. Si el estudio es transitorio, seleccione el paso de simulación.
6. Pulse en Aceptar (OK) para calcular y visualizar el resultado de la fatiga.
Paso 4: Revisar y actualizar los resultados
Los resultados de fatiga se muestran como gráficos de contorno. Si se modifica un comportamiento de fatiga, todos los resultados asociados se marcan como obsoletos en el árbol del modelo y se deben volver a evaluar cuando se actualicen.
Resultados de fatiga soportados
Los resultados de fatiga solo están disponibles como gráficos de contorno definidos por el usuario. Los gráficos vectoriales y las sondas no se soportan para los resultados de fatiga.
Se pueden definir los siguientes resultados de fatiga para un comportamiento de fatiga:
• Indicación de biaxilidad
• Tensión alternante equivalente. Utilice comportamientos de fatiga de tensión-vida para obtener resultados de estrés alternante equivalente.
• Daños por fatiga
• Duración de la fatiga
• Factor de seguridad
Para obtener más información sobre cómo interpretar estos resultados, consulte el tema Interpretación de los resultados en los estudios de fatiga