Republica Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria

Instituto Universitario Politécnico ¨Santiago Mariño¨Extensión Col Ciudad Ojeda

Capítulos I, II, III

Realizado por:Kimberly AcureroC.I: 20.454.792

Ciudad Ojeda, Junio 2015

ESFUERZO

Son las fuerzas intensas, debido a las cargas, sometidos a un elemento resistente. Por el esfuerzo se define aquí como la intensidad de las fuerzas componentes internas distribuidas que resisten un cambio en forma de un cuerpo.

Tipos de Esfuerzo

o Esfuerzo de Tracción: Es el esfuerzo que se desarrolla en la sección transversal de una pieza para sustituir su elongación pero que tienden a la alargarla

o Esfuerzo de Compresión: Es la resultante de las tensiones o presiones que existen dentro de un solido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen del cuerpo

o Esfuerzo de Flexión: Esfuerzo que tiende a doblar el objeto las esfuerzas que actúan son paralelas a las superficie que sostienen el objeto siempre que existen flexión también hay esfuerzos de tracción y de compresión

o Esfuerzo de cortadura: Esfuerzo que tiende a cortar el objeto por la aplicación de dos fuerzas en sentidos contrarios y no alineados se encuentran en uniones como: Tornillos, remaches y soldaduras

o Esfuerzo de torsión : se define como la capacidad de torsión de objetos en rotación alrededor de un eje fijo. En otras palabras, es la multiplicación de la fuera y la distancia mas corta entre el punto de aplicación de la fuerza y el eje fijo de la definición, también se puede inferir que el par es una cantidad vectorial que tiene tanto la dirección como en magnitud sin embargo, ya que esta girando alrededor de un eje fijo de su dirección puede ser en sentido horario o anti horario

Ensayo de tracción

A menudo se realizan una serie de pruebas a los materiales (fundamentalmente metales) para ver su comportamiento, a esta prueba se le llama ensayos a partir de estos se puede determinar:o Sus características para una posible utilización o Los defectos de las piezas ya determinadas

El ensayo de tracción es el mas importante y el mas empleado de todos. Se realiza con probetas de dimensiones normalizadas que sostienen a esfuerzos de tracción progresivamente crecientes, en dirección longitudinal, hasta producir su ruptura El ensayo de tracción permite estudiar el alargamiento de la probeta en función de la fuerza o carga actuante la forma del diagrama depende del material a ensayar en la imagen podemos ver un diagrama característico de un material dúctil y maleable como acero extra suave

Ensayo de Compresión

Los ensayos de Compresión practicados para medir el esfuerzo de compresión son contrarios a los aplicados al de tracción ,con respecto al sentido de la fuerza aplicada tiene varias limitaciones :

o Dificultad de aplicar una carga concéntrica o axial, sin que aparezca pandeo.o Una probeta de sección circular es preferible a otras formas.o Duros o Semiduroso Blandos

Deformación

Deformaciones del Material pertenecen al grupo de las denominadas lesiones mecánicas. Son consecuencia de procesos mecánicos, a partir de fuerzas externas o internas que afectan a las características mecánicas de los elementos constructivos. En el caso de las deformaciones, son una primera reacción del elemento a una fuerza externa, al tratar de adaptarse a ella.

Características:

o Deformación Elástica :La mayoría de las propiedades de los aceros que son de interés para los ingenieros se pueden obtener directamente de las curvas de esfuerzo deformación. Tales características importantes como el limite elástico proporcional el punto de fluencia la resistencia, la ductilidad y las propiedades, de endurecimiento por deformación son evidentes de inmediato

o Deformación por Relajación: Cuando al acero de presesfuerzo se le esfuerza los niveles que son usuales durantes el tensado inicial y al actuar las cargas de servicio se presenta una propiedad llamada relajamiento y se define como la perdida de esfuerzo en un material esforzado en un material esforzado mantenido con longitud constante.

Tipos de Deformación

Deformación Plástica: Es irreversible o permanente. 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.

Deformación Elástica: Es reversible o no permanente, el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. En este tipo de deformación, el sólido, al variar su estado tensional y aumentar su energía interna en forma de energía potencial elástica, solo pasa por cambios termodinámicos reversibles.

Elemento de Diagrama de Esfuerzo

o Limite de proporcionalidad: Hasta el punto la relación entre el esfuerzo y la deformación es lineal

o Limite de elasticidad: mas allá de este limite el material no recupera su forma original al ser descargado quemado con una deformación permanente

o Punto de cadencia: aparece en el diagrama un considerable alargamiento o cadencia en los materiales frailea.

o Esfuerzo ultimo: Máxima ordenada del diagrama esfuerzo-Deformacion

o Punto de ruptura: Cuanto el material de falla

Torsión

En ingeniería, torsión 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 la curvas en lugar de eso una curva paralela al eje retuerce alrededor de el

Estudio de Torsión

El estudio general de la torsión es complicado porque bajo este tipo de solicitación la sección transversal de una pieza en general se caracteriza por fenómenos

1º Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección transversal 2º Cuando las tensiones anteriores están distribuida adecuadamente, casa que sucede para siempre menos que la sección tenga simetría circular, aparecen alabeos seccionales que hacen que las secciones transversales deformadas no sean planas

Diagrama de Momentos de torsión

Al aplicar las Ecuaciones de la estática, en el empotramiento se producirá un momento torsor igual u el sentido contrario TSi cortamos el eje por 1-1 y nos quedamos con la parte de abajo para que este trozo de eje este en equilibrio, en la sección 1-1 debe existir un momento de torsión igual y de sentido contrario por lo tanto en cualquier sección de este eje existe un momento tordor T. El diagrama de momento torsores será:

Angulo girado por un eje

Para el estudio de la torsión de un eje cilíndrico vamos a suponer las siguientes hipótesis: A) Hipótesis de secciones planes B)Los diámetros se conservan así como la distancia entre ellos C) Las secciones van a girar como si tratara un elemento diferencial de eje en el que estudiaremos su deformación y después las tensiones a las que esta sometido

Vamos aislar el trozo DX de eje

Cálculo de las tensiones a las que está sometido el elemento ABCD.

El lado cd desliza hacia la derecha respecto al lado ab; por tanto existe una t.

Este elemento trabaja a tensión cortante pura. El valor de t será:

r = G . y = G . e . D/2

El circulo de Morh de este elemento es el circulo de la tensión cortante pura.

Las tensiones principales de este elemento serán:

Las direcciones principales del elemento estarán a 45º.

σ1 = τ y σ2 = -τ

Si en vez de considerar al elemento la superficial abcd, hubiera considerado otro elemento a la

distancia r del centro, la t a la que estaría sometido este elemento será:

Cálculo de tmáx y del ángulo girado por el eje en función del momento torsor.

Supongamos que la figura representa la sección del eje y el momento torsor T que actua

La tensión t en el punto B vale: Si tomamos un diferencial de are da alrededor del punto B las t de ese da dan una resultante df

Este F da un diferencial de momento torsor. El momento torsor de la sección será:

Formula que permite calcular el ángulo girado por el eje por unidad de longitud, en función del momento torsor.

Fatiga

Se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas

El grafico de esfuerzo (S) frente al numero de ciclos (N) necesarios para causar la roctura de probetas similares en un ensayo de fatiga los datos para cada curva de un diagrama S-N se obtiene determinando la vida a la fatiga de la serie de probetas sujetas a las diversas cantidades de esfuerzo fluctuante en el eje de esfuerzo puede representar la amplitud de esfuerzo, el esfuerzo maximo el mínimo casi siempre se usa una escala de registro para la escala N y a veces para la escala S modulo recreativo

Ruptura por Fatiga

La ruptura tiene su origen en pequeños defectos o concentradores de la tensión cada uno de los ciclos producen un avance del frente la grieta hasta que la seccion remante no es capaz de soportar la carga estática. El inicio de la propagación de la grieta dependen fuertemente de las características resistentes del materia, de su estructura cristalina y del tratamiento a que se somete en su proceso de fabricación.En el colapso pro la fatiga en su inicio es un fenómeno superficial y su avance depende del nivel de tensión aplicada a el material

Modos de Falla por la fatiga

Estados de la Fatiga

o Deformación plástica de los granos próximos de la superficie: La tension cortante en el plano superficial de la pieza produce dislocaciones permanentes que se oxidan provocando la aparición de extrusiones e instrucciones del tamaño de la grieta en este estado es microscópico

o Propagación de la grietas: la propagación de la grieta se reorigina perpendicularmente al campo tractivo

o Colapso por fatiga: El tamaño de la grieta se hace critico y la pieza no es capaz de soportar el nivel de solicitación rotura inminente

EJE

RC

ICIO

S