Modelo para la estimación de parámetros de fatiga y su validación comparativa frente a modelos clásicos, con aplicación al acero AISI 410

Resumen

En este trabajo se propone un modelo para la estimación de los parámetros del modelo deformación-vida de Coffin–Manson–Basquin (σf', b, εf' y c) a partir de propiedades monotónicas, basado en la relación directa entre la durabilidad y el límite de fatiga. El modelo propuesto se evaluó comparativamente frente a nueve modelos clásicos reportados en la literatura, utilizando como referencia experimental los aceros AISI 4340, A538B, SAE 4142 y SAE 9262, y cuantificando su precisión mediante el error relativo porcentual. Los resultados evidenciaron que el modelo propuesto presentó el menor error promedio (6.54%, 4.94%, 16.97% y 4.11%) y la menor desviación estándar (0.0763, 0.0925, 0.2728 y 0.0744) para los aceros AISI 4340, A538B, SAE 4142 y SAE 9262, materiales que presentan la mayor y menor ductilidad del conjunto de validación (reducción de área de 57 %, 56 %, 20% y 32%). Para los aceros de mayor o menor ductilidad, el modelo propuesto presentó mejor desempeño, evidenciando un rango específico de aplicabilidad. El mejor desempeño del modelo propuesto se atribuye a su formulación basada en puntos físicamente representativos de la curva S–N, lo que reduce la propagación de errores característica de los modelos sustentados en correlaciones empíricas indirectas. Una ventaja adicional del modelo propuesto es que requiere únicamente el esfuerzo último y la reducción de área como propiedades de entrada, junto con los puntos característicos de la curva S – N, lo que amplía su aplicabilidad a materiales con información técnica limitada y permite identificar un rango específico de aplicabilidad en función de la ductilidad y resistencia mecánica del acero analizado. Finalmente, el modelo fue aplicado al acero inoxidable martensítico AISI 410 para estimar sus parámetros de fatiga y construir una aproximación de la curva S–N en ausencia de datos experimentales específicos, obteniendo resultados coherentes con el comportamiento esperado y demostrando su potencial como herramienta preliminar para simulaciones por elementos finitos.