Comparación de métodos de fatiga multiaxial de ciclos altos
Contenido principal del artículo
Resumen
La mayoría de los componentes de máquina están sometidos a fatiga, siendo el caso general el de fatiga multiaxial. Actualmente no existe ningún método que prevalezca claramente sobre los demás, así es que existen numerosos métodos y cada año surgen nuevos, que ajustan mejor o peor según el material o caso de carga estudiado. En este sentido, recientemente se ha publicado el método de plano crítico de Abasolo, una evolución del reconocido método de Findley que considera el efecto no lineal de la tensión normal media elevando dicho termino a un exponente dependiente del material. En un trabajo previo se llevó a cabo una comparación de los métodos de Abasolo, Findley, Robert y Papuga frente a una extensa database experimental. En esa comparativa el método de Abasolo daba buenos resultados generales, destacando especialmente en los casos uniaxial y de torsión puros, dos casos particulares de fatiga multiaxial que sin embargo están ampliamente presentes en los componentes y sistemas estructurales mecánicos. Sin embargo, dada la gran cantidad de métodos que existen en la actualidad, resulta de interés aumentar el número de métodos empleados en la comparativa. Así pues, en este trabajo se realiza una versión extendida de dicha comparativa incluyendo varios métodos de plano crítico y de enfoque global, contrastando sus resultados para diferentes materiales y casos de carga recogidos en una base de datos compuesta por 486 casos recopilados de la literatura.
Detalles del artículo

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
CC BY-NC-SA 4.0)
El lector puede compartir, copiar y redistribuir el material en cualquier medio o formato, siempre y cuando cumpla con las siguientes condiciones:
-
Atribución (BY): Debe dar crédito adecuado al autor original, proporcionando un enlace a la licencia y señalando si se han realizado cambios.
-
No Comercial (NC): No puede utilizar el material con fines comerciales. Esto significa que no puede venderlo ni obtener ganancias directas de su uso.
-
Compartir Igual (SA): Si adapta, transforma o construye sobre el material, debe distribuir sus contribuciones bajo la misma licencia que el original.
Recuerda que esta licencia no afecta los derechos legales del autor, como el derecho moral o las excepciones de uso justo.
Citas
R. Avilés, Métodos de cálculo de fatiga para ingeniería, Paraninfo, 2015.
K. Hohenemser and W. Prager, “The problem of fatigue strength under complex stresses,” Metallwirt-schaft XII, vol. 24, 1933.
H. J. Gough and H. V. Pollard, “The strength of metals under combined alternating stresses,” Proceeding of the Institution of Mechanical Engineers, vol. 131, pp. 3–103, 1935.
J. Marin, “Interpretation of fatigue strengths for combined stresses,” in Proceedigs of International Conference on Fatigue of Metals, 1956, pp. 184–195.
B. Crossland, “Effect of large hydrostatic pressures on the torsional fatigue strength of an alloy steel,” in International conference on fatigue of metals, 1956, pp. 138–149.
G. Sines, “Failure of Materials Under Combined Repeated Stresses with Superimposed Static Stresses,” NACA Technical Note 3495, 1955.
F. B. Stulen and H. N. Cummings, “A Failure Criterion for Multi-Axial Fatigue Stresses,” Proceedings - ASTM, vol. 19428–2959, pp. 822–835, 1954.
W. N. Findley, “Fatigue of Metals Under Combinations of Stresses,” J Fluids Eng, vol. 79, no. 6, 1957, doi: 10.1115/1.4013320.
M. Abasolo, L. Pallares-Santasmartas, and M. Eizmendi, “A New Critical Plane Multiaxial Fatigue Criterion with an Exponent to Account for High Mean Stress Effect,” Metals (Basel), vol. 14, no. 9, p. 964, 2024, doi: 10.3390/met14090964.
J. Papuga, “A survey on evaluating the fatigue limit under multiaxial loading,” Int J Fatigue, vol. 33, no. 2, 2011, doi: 10.1016/j.ijfatigue.2010.08.001.
P. Davoli, A. Bernasconi, M. Filippini, S. Foletti, and I. V. Papadopoulos, “Independence of the torsional fatigue limit upon a mean shear stress,” Int J Fatigue, vol. 25, no. 6, 2003, doi: 10.1016/S0142-1123(02)00174-3.
Smith KN, Watson P, And Topper TH, “Stress- strain function for the fatigue of metals,” J Mater, vol. 5, no. 4, 1970.
H. Zenner, A. Simbürger, and J. Liu, “On the fatigue limit of ductile metals under complex multiaxial loading,” Int J Fatigue, vol. 22, no. 2, 2000, doi: 10.1016/S0142-1123(99)00107-3.
A. D. Deutschman, W. J. Michels, and C. E. Wilson, Machine Design: Theory and Practice, 1st ed. New York: Collier-Macmillan International, 1975.
I. V. Papadopoulos, P. Davoli, C. Gorla, M. Filippini, and A. Bernasconi, “A comparative study of multiaxial high-cycle fatigue criteria for metals,” Int J Fatigue, vol. 19, no. 3, 1997, doi: 10.1016/S0142-1123(96)00064-3.
H. Kakuno and y. Kawada, “A new criterion of fatigue strength of a round bar subjected to combined static and repeated bending and torsion,” Fatigue Fract Eng Mater Struct, vol. 2, no. 2, pp. 229–236, Sep. 1979, doi: 10.1111/j.1460-2695.1979.tb01358.x.
H. Altenbach and A. A. Zolochevsky, “Eine energetische Variante der Theorie des Kriechens und der Langzeitfestigkeit für isotrope Werkstoffe mit komplizierten Eigenschaften,” ZAMM ‐ Journal of Applied Mathematics and Mechanics / Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik, vol. 74, no. 3, 1994, doi: 10.1002/zamm.19940740311.
Q. H. Vu, D. Halm, and Y. Nadot, “Multiaxial fatigue criterion for complex loading based on stress invariants,” Int J Fatigue, vol. 32, no. 7, 2010, doi: 10.1016/j.ijfatigue.2009.11.006.
A. Yankin, A. I. Mugatarov, and V. E. Wildemann, “Influence of different loading paths on the multiaxial fatigue behavior of 2024 aluminum alloy under the same amplitude values of the second invariant of the stress deviator tensor,” Frattura ed Integrità Strutturale, vol. 15, no. 55, pp. 327–335, Dec. 2020, doi: 10.3221/IGF-ESIS.55.25.
L. Pallarés-Santasmartas, “Development of Two Multiaxial Fatigue Methods for Ductile Metals Based on Energy Considerations,” University of the Basque Country, Leioa, Spain, 2021.
M. Fogue, “Critère de fatigue à longue durée de vie pour des états multiaxiaux de contraintes sinusoïdales en phase et hors phase.,” Institut National des Sciences Appliquées (INSA) de Lyon, 1987.
J. L. Robert, “Contribution à L’étude de la Fatigue Multiaxiale sous Sollicitations Périodiques ou Aléatoires,” Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, Lyon, France, 1992.
J. Papuga and M. Růžička, “Two new multiaxial criteria for high cycle fatigue computation,” Int J Fatigue, vol. 30, no. 1, 2008, doi: 10.1016/j.ijfatigue.2007.02.015.
D. L. McDiarmid, “A GENERAL CRITERION FOR HIGH CYCLE MULTIAXIAL FATIGUE FAILURE,” Fatigue Fract Eng Mater Struct, vol. 14, no. 4, 1991, doi: 10.1111/j.1460-2695.1991.tb00673.x.
J. Papuga, “Improvements of Two Criteria for Multiaxial Fatigue Limit Evaluation,” Bulletin Of Applied Mechanics, vol. 5, 2009.
K. Dang Van, “Sur la résistance à la fatigue des métaux,” Sciences et Techniques de l’armement, vol. 47, 1973.
Yokobori T., “Unified engineering theory of metal fatigue,” Technological Reports of Tohoku University, vol. 27, no. 2, pp. 53–73, 1963.
C. C. Zhang and W. X. Yao, “An improved multiaxial high-cycle fatigue criterion based on critical plane approach,” Fatigue Fract Eng Mater Struct, vol. 34, no. 5, 2011, doi: 10.1111/j.1460-2695.2010.01523.x.
L. Susmel and D. Taylor, “A critical distance/plane method to estimate finite life of notched components under variable amplitude uniaxial/multiaxial fatigue loading,” Int J Fatigue, vol. 38, 2012, doi: 10.1016/j.ijfatigue.2011.11.015.
T. Delahay, “Développement d’une méthode probabiliste de calcul en fatigue multiaxiale prenant en compte la répartition volumique des contraintes,” ENSAM CER de Bordeaux, Bordeaux, France, 2004.
J. Z. Gyekenyesi, P. L. N. Murthy, and S. K. Mital, “NASALIFE—Component Fatigue and Creep Life Prediction Program,” Hanover, USA, 2005.