1. Resistencia estática.
La resi resist sten enci ciaa de un elem elemen ento to se defi define ne como como su capa capaci cida dadd para para resi resist stir ir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo. Un cuerpo sometido a un esfuerzo puede resistir dicho esfuer esfuerzo zo deform deformánd ándose ose muy poc pocoo pero pero elásti elásticam cament entee (todo (todo cuerp cuerpoo aun aunque que no lo notemos, por ejemplo una silla al sentarnos, cede un poco y ante una fuerza, como por ejempl ejemploo nue nuestr stroo peso, peso, sufre sufre una deform deformaci ación, ón, aun aunque que sea sea imperc impercep eptibl tible, e, que que sea sea elástico significa que cuando cesa el esfuerzo recupera su forma original! o no resistirlo, comenzando por una deformación plástica (esto es, lo que se deforma, aún si cesa el esfuerzo, no retorna a la forma original, el esfuerzo "enció la resistencia del cuerpo! pudiendo llegar inclusi"e a romperse. La resistencia estática es la propiedad de un cuerpo sólido de deformarse ante un cierto esfuerzo estático y recuperar su forma luego de que #ste cesa, o deformarse dentro de ni"eles tolerables para aquello que fue dise$ado. %uando se superan estos l&mites' sea el l&mite elástico que es aquel hasta donde el cuerpo recupera su forma si se disminuye o quita el esfuerzo, o el que se tolera que se deforme le"emente en forma permanente, entonces el cuerpo resiste el esfuerzo. %uando se "ence y deforma plásticamente (con (con deformación permanente! permanente! o lisa y llanamente llanamente se rompe, la resistencia resistencia del cuerpo fue "encida. 2. Concen Concentrac tración ión de esfuerz esfuerzos. os.
n una pieza sometida a esfuerzos, si se llegan a presentar cambios abruptos en la geometr&a de la pieza, se presenta una concentración de las )l&neas de esfuerzo* en los puntos donde cambia abruptamente abruptamente la geometr&a. Los cambios de geometr&a se presentan si hay' %ambios de forma y tama$o de la sección
+gujeros
uescas
%hi"eteros
str&as
arcas de herramientas
-aspaduras
nclusiones
y
defectos
en
el
material. n estos puntos se puede calcular un factor de concentración de esfuerzos /.
K
=
Valor mas alto del esfuerzo real en el cambio esfuerzo no min al calculado
Cuando considerar que hay concentración de esfuerzos:
La concentración de esfuerzos se puede despreciar en los casos' 0i la carga es baja y estática 0i la temperatura de la pieza y del ambiente es normal. 0i el material es dúctil (si resiste 12 de alargamiento antes de la falla! n los siguientes casos si se debe considerar aplicar un factor de concentración de esfuerzos. 0i el material es frágil 0i el material es dúctil a temperaturas e3tremas que lo hacen frágil 0i hay rápidos cambios de esfuerzos que no permitan que haya una fluencia local 0i hay esfuerzos c&clicos. 0e tiene la siguiente tabla en la cual hay criterios para aplicar o no un factor de concentración de esfuerzo.
Material "rágil #$ctil #$ctil #$ctil
Condición Carga
%ualquiera 4aja 5emperatura +plicación -ápida %&clica
de
Si o No
K
0i
/
0i
/
0
//
0i
/f
i!o de "alla "ractura rá!ida "ractura
rá!ida "ractura rá!ida "alla
!rogresi%a &stática #$ctil
e'!.
a No
1
Ninguna
a'(iente
). eor*as de falla.
La falla de un elemento se refiere a la p#rdida de su funcionalidad, es decir cuando una pieza o una máquina dejan de ser útiles. sta falta de funcionalidad se dar por'
•
-otura
•
6istorsión 7ermanente
•
6egradación La rotura o la degradación permanente se deben a que los esfuerzos soportados
son mayores que la resistencia del material de fabricación. 7ara poder determinar para qu# cantidad de esfuerzo aplicado se producirá una falla, se utilizan algunas teor&as de falla como lo son, la teor&a de falla por esfuerzo normal má3imo, teor&a de falla por esfuerzo cortante má3imo, teor&a de falla por energ&a de deformación má3ima, teor&a de falla por energ&a de distorsión má3ima (materiales dúctiles!. 5odas las teor&as de falla se basan en la comparación del esfuerzo actuante contra el resultante aplicado en una prueba unia3ial de tensión o compresión.
+. eor*a de falla !or esfuerzo nor'al 'á,i'o !ara 'ateriales frágiles.
0e considera frágil a un material que en el ensayo de tensión haya tenido menos del 12 de deformación antes de la fractura. n los materiales frágiles se considera que la falla se presenta cuando el material sufre de separación de sus partes (falla por fractura!. nunciada por 8. -an9ine, la teor&a enuncia' )La falla se producirá cuando el esfuerzo normal má3imo en la pieza sea igual o mayor al esfuerzo normal má3imo de una probeta sometida a un ensayo de tensión en el momento que se produce la fractura* La falla ocurrirá en la parte di cualquiera de los esfuerzos normales principales e3cede el esfuerzo normal principal que da lugar a la falla en la prueba unia3ial simple. :otando la resistencia a la tensión como 0ut y la resistencia a compresión como 0uc, tenemos que según la teor&a, la falla se dará cuando'
7ara el caso bidimensional, en el plano s;
•
ohr<%oulomb frágil.
•
ohr modificada
&-e'!lo.
%ierta fuerza > aplicada en 6 cerca del e3tremo de la palanca de ;1 pulgadas que se muestra en la figura 1<;?, que es muy similar a una lla"e de dado, resulta en ciertos esfuerzos en la barra en "oladizo @+4%. sta barra es de acero +0 ;A=1, forjado y tratado t#rmicamente de manera que tiene una resistencia la fluencia m&nima de B; /psi.se supone que este componente no tendr&a ningún "alor luego de la fluencia. 7or lo tanto, la fuerza > necesaria para iniciar la fluencia puede considerarse como la resistencia de la parte componente. 6etermine esta fuerza. La lla"e fabricada con hierro fundido, maquinada a la dimensión. La fuerza > que se requiere para fracturar esta parte se puede considerar como la resistencia de la parte componente. 0i el material es una fundición de hierro +05 grado =A, calcule la fuerza > con' +. odelo de falla ohr<%oulomb. 4. odelo de falla de ohr odificado.
0olución' 0e supone que la palanca 6% es suficientemente fuerte y que no es parte del problema. %omo la fundición de hierro es de grado =A es un material frágil, además es tambi#n hierro fundido, los factores de concentración del esfuerzo
K t
y K ts se fijan
iguales a la unidad. n la tabla +
l elemento de esfuerzo en + en la superficie superior se someterá a un esfuerzo fle3ionante por tensión y a un esfuerzo torsional. stá ubicación, en el chaflán con sección trans"ersal de ; pulg de diámetro, es la ubicación más d#bil y por lo ❑ x y el tanto determina la resistencia del ensamble. l esfuerzo normal esfuerzo cortante en + están dados por'
❑ x = K t
M I c
❑ x = K t
32 M
d
❑ x = K t
3
32 M
¿d
❑ x =( 1 )
3
32
∗( 14∗ F ) ( 1) 3
❑ x =142.6 F
τ xy = K ts
T ∗r J
τ xy = K ts
∗T
16
¿d
τ xy =( 1)
3
∗(15∗ F ) ¿(1 )
16
τ xy=76.4 F
3
0egún con la ecuación'
❑ A , ❑B=
+
146.6 F 0 2
±
√
2
( 76.4 F ) +(
−0
142.6 F 2
2
)
❑ A , ❑B=175.8 F , −33.2 F
sto nos coloca en el cuarto cuadrante del plano ❑ A , •
7ara la %>, se aplica la ecuación
❑ A ❑B − Sut
Suc
(−33.2 F ) =1 ) 109∗( 10 )
175.8 F 31
∗( 10
3
−
3
6espejando > se obtiene. >F;?G lbf.
•
7ara la , la pendiente de la l&nea de carga es lo tanto se aplica la ecuación'
❑ A Sut
=
175.8 F 3
∗( 10 )
31
=1
F =176 lb
❑ B 3 3.2 = =0.189 <1 . 7or ❑ A 175.8
| |
ntroducción.
La falla es la p#rdida de la función de un elemento tanto por deformación (fluencia! como por separación de sus partes, es decir, por fractura. Los mecanismos de falla dependen de la estructura microscópica del material y de la forma de sus enlaces atomicos. 7ara predecir la falla de materiales bajo cargas estáticas (se considera carga estática aquella que no "aria su magnitud ni su dirección en el tiempo! y poder hacer dise$os de elementos de maquinarias confiables, se ha desarrollado "arias teor&as para grupos de materiales, basandose en obser"aciones e3perimentales, la teoria de fallas se di"ide en dos grupos materiales dúctiles y materiales frágiles los cuales seran los principales a tratar en el siguiente trabajo.
Conclusión.
La fractura de un material frágil es causada por el esfuerzo de tensión má3imo en el material y no por el esfuerzo de compresión. sta es la base de la teor&a del esfuerzo normal má3imo y puede aplicarse diagrama de esfuerzo
- 7H4L%+ 4@LI+-+:+ 6 I:JUL+ :05-@ 6L 7@6- 7@7UL+- 7+-+ L+ 6U%+%K: U:I-05+-+, %:%+ 5%:@L@MN+ U:I-06+6 7@L5O%:%+ 5--5@-+L 6 7+-+ )LU0 +-+:@ -I-+* 7-@M-++ :+%@:+L 6 >@-+%K: : :M:-N+ %P:%+ %+-H7+:@ Q 05+6@ 0U%-
eor*a de falla !or esfuerzo nor'al 'á,i'o !ara 'ateriales frágiles.
>+%L5+6@-' :M. %arlos 7e$a.
7+-5%7+:50' Resmar -odr&guez. %.' C1.AEG.ACA /e"in %araballo.
%.' C1.DGE.=A=
arcos +ntón.
%.' CC.EC?.DCE
6%4- 6 CA;?. /i(liograf*a.
http'SSl.faceboo9.comSl.phpTuFhttp2=+2C>2C>mechanicalCAAB2C>AE2C>teorias
