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