El "posible"por qué de la rotura del basculante de Ben Spies

[mak46]

Tal como prometí antes me pondré a explicar un poco más extenso para que se pueda entender mejor lo que puse en mi post citado a continuación.

Desde anoche estaba pensando en el tema de la rotura del basculante de Spies, como era posible de que una pieza que pasa todos los controles, se produzca una rotura. Despues de tanto darle vueltas, creo que la explicación más lógica que le encuentro es la de rotura por fatiga, teniendo en cuenta el daño acumulado. Para muchos sonará a chino, mas tarde si consigo un tiempo tratare de explicar de forma mas extensa y tratando de hacer sencillo para facilitar la comprensión. Lo pongo ahora para aquellos que tengan algo de noción en diseño de máquinas puedan pensar en ello y conocer su opinión (bueno, haber si Kingo, tAtO, Bott, Guishe, habrá mas ing. que no tengo identificados), toda opinión es bien recibida.

Salu2

Para comenzar podemos decir que las propiedades mecánicas de los materiales vienen determinadas por un ensayo bastante común que es el ensayo de tracción. Este ensayo se realiza sobre una probeta de unas dimensiones determinadas. En este ensayo podemos determinar, entre otras cosas, cual es el límite de rotura, es decir aquella tensión por encima de la cual el material rompe, el límite de fluencia, es la tensión máxima que se puede llegar sin que el material plastifique, es decir que si se aplica una carga por un tiempo determinado con un valor determinado y esta carga produce una tensión si esta tensión está por debajo del limite de fluencia o límite elástico, una vez desaparezca la carga la probeta o pieza recuperara su tamaño original, mientras que si este se supera el material entrara en zona plástica no romperá, pero tendrá una deformación permanente.

Cuando se diseña algo bajo carga estática se buscará que el valor máximo que se obtenga en la tensión, cuya unidad es N/m2 (Pascal), es decir unidad de fuerza partida unidad de superficie, no supere el valor del límite elástico.  (Simplificando para no entrar en criterios de fallo por carga estática)

Pondré un ejemplo práctico para que se entienda mejor.

Supongamos que tenemos unos libros encima de una estantería, si los libros se dejan en reposo, someterán a la estantería a una carga estática. Supongamos que la tensión que se genera en la estantería a causa del peso del libro es de 140 MPa (1 megapascal = 1 N/mm2).

Si por un lado tenemos una estantería de una aleación de aluminio, por ejemplo 5754 - 0 cuyas propiedades mecánicas de forma resumida son las siguientes:
-Límite de Rotura = 190 MPa
-Límite elástico = 80 MPa
Podemos decir que si bien la estantería no romperá, por el peso de los libros, si se provocará una deformación permanente en la estantería, aún después de quitar los libros.

Por otro lado si tenemos una estantería de otra aleación de aluminio, como por ejemplo 3003 cuyas propiedades mecánicas de forma resumida son las siguientes:
-Límite de Rotura = 130 MPa
-Límite elástico = 110 MPa
Podemos decir que la estantería romperá, por el peso de los libros.

Por último tenemos una estantería de una aleación de aluminio, por ejemplo 7075 cuyas propiedades mecánicas de forma resumida son las siguientes:
-Límite de Rotura = 440 MPa
-Límite elástico = 360 MPa
Podemos decir que si bien la estantería no romperá, por el peso de los libros, y no se deformará de forma permanente,  es decir que cuando la carga desaparezca, cuando se quiten los libros la estantería recuperará su forma original.

Estos conceptos son importantes de cara a lo que dire a continuación respecto a la fatiga. Cualquier pregunta o aclaración están invitados a hacerla. dentro de un rato sigo.

Salu2

[More_46]

Esperando la segunda parte!! Yo este tema más o menos lo tenía claro por un reportaje que hay de Richard Hammond (top gear) sobre la F1 y hacían pruebas de resistencia sobre los ejes de transmisión.

[joSe.77]

Hay video? Me perdí el momento de la caída y la repetición, cuando volví a ver la pantalla Spies ya estaba arrastrando por el asfalto...

[mak46]

Hay video? Me perdí el momento de la caída y la repetición, cuando volví a ver la pantalla Spies ya estaba arrastrando por el asfalto...

No encuentro ningún video de la caída.

Mañana seguiré mi explicación ya que ahora me entro la morriña y me iré a dormir 

Salu2 

[Adversario]

Lo cierto es que asusta...

No soy capaz de ver lo que se rompió, si amortiguador, basculante, anclaje...

[Shadow46]

Tremendo cómo quedó la moto!  ,muy interesante el post!

[wxat]

Yo es que soy de otra época, de otros tiempos. De cuando las cosas, sobre todo en las carreras de motos, simplemente se rompían... 

Pero espero la continuación 

Saludos.

[mak46]

Buenas tardes a todos,

Voy a continuar ahora con la explicación que comencé ayer, empezaré con una pequeña introducción sobre la fatiga, para adentrarme un poco más profundamente, hasta llegar al tema que interesa, que es el de la rotura del basculante de Spies. Al igual que comente ayer si queda alguna duda preguntenla, en la medida de mis posibilidades trataré de resolverlas.

Como ya comente ayer, cuando sometemos una carga que no supera el límite elástico del material, cuando esta deja de actuar, este recupera la forma. Pero si a esta carga la se aplica de forma repetida, con un número de ciclos elevados (miles o millones de veces), puede suceder que rompa repentinamente con cargas inferiores al límite elástico. Este fenómeno es lo que se conoce como fatiga.

La fatiga consiste en el crecimiento de las posibles grietas que tenga el material hasta que alcanzan la longitud crítica para el esfuerzo que soporta (recordemos que la tensión es una fuerza aplicada en una sección, si la sección se ve disminuida por una grieta, la tensión será mayor). Una vez alcanzado este, en el siguiente ciclo de carga rompe de modo frágil.

[mak46]

Las variaciones de carga y las tensiones media y alterna

Como podemos intuir son pocas las máquinas y estructuras que están sometidos a carga estática, es decir que en un periodo de tiempo las cargas que se aplican a cualquiera de estas varían en módulo, dirección o sentido.

Con la aplicación de estas cargas, se generarán diferentes estados tensionales, en cada punto la tensión será diferente de ahora en más nos centraremos en los puntos donde las tensiones son las mayores. A cada punto se le relacionará una tensión máxima y una mínima. Hay una clasificación mucho mas amplia de la relación de estas, pero de forma simplificada, podemos hablar de esfuerzos fluctuantes senoidales, esfuerzos fluctuantes no senoidales.

El esfuerzo fluctuante senoidal es aquel que se produce por ejemplo en el eje de una polea, por ejemplo el de la siguiente imagen,



Analizaremos el caso del eje de la polea conducida (la de mayor tamaño), al girar la polea conductora (de menor tamaño), hace que el eje flexione, haciendo que unas fibras trabajen a tracción y otras a compresión, al girar el eje 180 º, las fibras que antes estaban a tracción ahora estarán en compresión y viceversa. En la siguiente imagen podemos ver de forma gráfica como varían las tensiones en un punto respecto al tiempo.



Los esfuerzos fluctuantes no senoidales, es el caso que se da por ejemplo en una motocicleta donde si analizamos un punto determinado, las tensiones en este serán tan variadas y no seguirán un patrón (estas se producen al acelerar, frenar, tomar una curva, etc.). En la siguiente imagen podemos ver como varían estas en un diagrama esfuerzo tiempo.



Una vez se tiene la tensión mínima y máxima de un punto en concreto de todo el modelo, que consideraremos el más desfavorable, pasamos a calcular la tensión media y la tensión alterna.

σ_a= (σ_máx - σ_min)/2

σ_m= (σ_máx + σ_min)/2

Estas dos tensiones nos permitirán definir si un diseño a fatiga romperá o no dependiendo el criterio de fallo que apliquemos, si bien no nos meteremos con criterios de fallo, el haberlos introducido en esta explicación es debido a que la tensión alterna nos será de importancia para adentrarnos en el diagrama S – N, que veremos a continuación.

[el_chorvo]

Muy bueno lo de las propiedades mecánicas, en su día estudié algo, muy por encima cuando hacía el Bachillerato.

Por otro lado, puede que se haya roto, por:

La fatiga derivada del chasis defectuoso.
La caida del sábado.
¿No?

Saludos, gracias Mak

[mak46]

Muy bueno lo de las propiedades mecánicas, en su día estudié algo, muy por encima cuando hacía el Bachillerato.

Por otro lado, puede que se haya roto, por:

La fatiga derivada del chasis defectuoso.
La caisa del sábado.
¿No?

Saludos, gracias Mak

Puede ser un poco ambas cosas, una vez termine la explicacion entrare en lo que para mi puede ser una posible causa o causas, ahora cuando me meta en el tema del material y un par de apuntes que pueden ser la clave, se entenderá mejor, sino quedaran algunas cosas en el aire.

No hay nada de que agradecer, mas bien gracias a ustedes por ir leyendo este tocho 

Salu2

[sindios_69]

hola hola hola.......

Estos posts son los que me hacen más feliz, no porque entienda un carajo ni me las quiera dar de entendido, sinó por el esfuerzo que hacen los foreros por hacer más comprensible el tema.

vvss 

Espero el desenlace.

[wxat]

¿Tensión alterna es lo mismo que tensión mínima? Porque en el texto antes de las fórmulas hablas de tensión máxima y mínima pero hablas de calcular la tensión máxima y la alterna.

Estos posts son los que me hacen más feliz, no porque entienda un carajo ni me las quiera dar de entendido, sinó por el esfuerzo que hacen los foreros por hacer más comprensible el tema.

Yo me pierdo a menudo con las fórmulas, pero creo que para un lego no tiene excesiva importancia (aunque las agradezca e e intente entenderlas). No necesitas saber que "Interés es igual a capital, por rédito, por tiempo" para saber que un banco te cobra un dinero "extra" por prestarte pasta; es bueno saber que ese "extra" dependerá del dinero que te deje, del porcentaje al que te lo deje y del tiempo por el que te lo deje, pero la forma en la que se calcule ese "extra" es secundaria. Lo que no es secundario es a cuanto asciende ese "extra" y cuánto supone cada mes...

Saludos.

[fukuda]

Será " por qué", no "porque"

[Tormo4ever]

En este cao es el "porqué"