Date post: | 07-Jul-2015 |
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ESFUERZO, DEFORMACIÓN, FLEXIÓN, FATIGA, TORSIÓN Y PANDEO
BR: RENGEL JENNIS CI:22890133SECCIÓN:S1
Prof: Julián Carneiro
Muchos de los elementos de máquinas, tales como cigüeñales,árboles, ejes, bielas y resortes, son sometidos a cargas variables. Elcomportamiento de los materiales bajo este tipo de carga esdiferente a aquel bajo cargas estáticas mientras que una piezasoporta una gran carga estática, la misma puede fallar con unacarga mucho menor si ésta se repite un gran número de veces. Losesfuerzos variables en un elemento tienden a producir grietas quecrecen a medida que éstos se repiten, hasta que se produce la fallatotal; este fenómeno se denomina fatiga. Por lo tanto, el diseño deelementos sometidos a cargas variables debe hacerse medianteuna teoría que tenga en cuenta los factores que influyen en laaparición y desarrollo de las grietas, las cuales pueden producir lafalla después de cierto número de repeticiones (ciclos) de esfuerzo.
Introducción
ESFUERZO Y DEFORMACIÓN
Capitulo I
En física, el esfuerzo es una magnitud vectorial que mide la Intensidad del
intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según
una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de
movimiento o la forma de los materiales. No debe confundirse con los conceptos de
esfuerzo o de energía.
En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de fuerza es el newton
que se representa con el símbolo: N , nombrada así en reconocimiento a Isaac
Newton por su aportación a la física, especialmente a la mecánica clásica. El newton
es una unidad derivada que se define como la fuerza necesaria para proporcionar una
aceleración de 1 m/s² a un objeto de 1 kg de masa.
ESFUERZO
Las cargas que tienen que soportar las estructuras producen en
sus elementos fuerzas que tratan de deformarlos denominadas
esfuerzos. Hay 5 tipos de esfuerzos:
Compresión
Tracción
Flexión
Torsión y Cortante.
TIPOS DE ESFUERZOS
Es la resultante de las tensiones o presiones
que existe dentro de un sólido deformable
o medio continuo, caracterizada porque
tiende a una reducción de volumen del
cuerpo, y a un acortamiento del cuerpo en
determinada dirección (Coeficiente de
Poisson).
Esfuerzo interno a que está sometido
un cuerpo por la aplicación de dos
fuerzas que actúan en sentido
opuesto, y tienden a estirarlo.
Lógicamente, se considera que las
tensiones que tiene cualquier
sección perpendicular a dichas
fuerzas son normales a esa sección,
y poseen sentidos opuestos a las
fuerzas que intentan alargar el
cuerpo.
Esfuerzo que tiende a doblar el objeto. Las
fuerzas que actúan son paralelas a las
superficies que sostienen el objeto. Siempre
que existe flexión también hay esfuerzo de
tracción y de compresión. Cortadura:
esfuerzo que tiende a cortar el objeto por la
aplicación de dos fuerzas en sentidos
contrarios y no alineadas. Se encuentra en
uniones como: tornillos, remaches y
soldaduras.
Es la solicitación que se presenta
cuando se aplica un momento
sobre el eje longitudinal de un
elemento constructivo o prisma
mecánico, como pueden ser ejes o,
en general, elementos donde una
dimensión predomina sobre las
otras dos, aunque es posible
encontrarla en situaciones diversas.
La torsión se caracteriza
geométricamente porque cualquier
curva paralela al eje de la pieza
deja de estar contenida en el plano
formado inicialmente por las dos
curvas.
Es el esfuerzo interno o resultante de
las tensiones paralelas a la sección
transversal de un prisma mecánico
como por ejemplo una viga o un pilar.
Se designa variadamente como T, V o
Q.
Este tipo de solicitación formado por
tensiones paralelas está directamente
asociado a la tensión cortante.
EJERCICIO DE ESFUERZO
DEFORMACION
Se conoce como el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debidoa la aplicación de una o mas fuerzas sobre el mismo o la ocurrencia dedilatación térmica. La deformación puede ser visible o prácticamenteinadvertida si no se emplea el equipo apropiado para hacermediciones precisas. Podemos observa que la deformación esta dadapor la siguiente ecuación.
ε =δ/L
DEFORMACIÓN
LEY HOOKE
Ley de Hooke Cuando estiramos (o comprimimos) un muelle, lafuerza recuperadora es directamente proporcional a ladeformación x (al cambio de longitud x respecto de la posición deequilibrio) y de signo contraria a ésta. F = - k x, Siendo k unaconstante de proporcionalidad, denominada constante elástica delmuelle. El signo menos en la ecuación anterior se debe a que lafuerza recuperadora es opuesta a la deformación
TIPOS DE DEFORMACIÓN
Tanto para la deformación unitaria como para el tensor deformación se puededescomponer el valor de la deformación en:
Deformación plástica
Deformación elástica
PLATICAS
Modo de deformación en que el material no regresa a su forma original después
de retirar la carga aplicada. Esto sucede porque, en la deformación plástica, el
material experimenta cambios termodinámicos irreversibles al adquirir mayor
energía potencial elástica. La deformación plástica es lo contrario a la deformación
reversible.
ELATICASEsto todo lo contrario a la elasticidad. Un material completamente plástico es aquel
que no regresa a sus dimensiones originales al suprimir la carga que ocasionó la
deformación
EJERCICIO DE DEFORMACION
CAPITULO II
(FLEXION, FATIGA Y PANDEO)
En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que presenta unelemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su ejelongitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una dimensión esdominante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que estándiseñadas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, elconcepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficialescomo placas o láminas.
FLEXION
se define como el deterioro de un material por acción de ciclos repetidos de
esfuerzo y deformación, lo que resulta en un agrietamiento progresivo que
finalmente produce la fractura. La naturaleza de esta falla resulta del hecho de
que existen regiones microscópicas, normalmente en la superficie del miembro,
donde el esfuerzo local es mucho más grande que el esfuerzo promedio que
actúa en la sección transversal. Cuando este esfuerzo mas grande se aplica en
forma cíclica, conduce a la formación de grietas diminutas. La presencia de
estas grietas provoca un aumento posterior del esfuerzo en sus puntas o
fronteras, lo cual a su vez ocasiona una extensión posterior de las grietas en el
material cuando el esfuerzo continúa ejerciendo su acción.
FATIGA
Con el objeto de especificar una resistencia segura para un materialmetálico bajo carga repetida, es necesario determinar un limite pordebajo del cual no pueda ser detectada una evidencia de falladespués de haber aplicado una carga durante un numerodeterminado de ciclos. Este esfuerzo limitante se llama limite defatiga o, mas propiamente, limite de resistencia a la fatiga el cual esaquel esfuerzo para la cual la gráfica S-N se vuelve horizontal oasintótica. Usando una máquina de ensayos para este propósito,una serie de muestras son sometidas a un esfuerzo específicoaplicado cíclicamente hasta su falla. Los resultados se trazan enuna gráfica que represente el esfuerzo S como ordenada y elnúmero de ciclos N a la falla como abscisa. Esta gráfica se llamadiagrama S-N, o diagrama esfuerzos-ciclos.
Diagrama s-n
DIAGRAMA S-N
Es un fenómeno de inestabilidad elástica que puededarse en elementos comprimidos esbeltos, y que semanifiesta por la aparición de desplazamientosimportantes transversales a la dirección principal decompresión.
PANDEO