UT2 Esfuerzos de Trabajo. Teorias de Fallas 1A Introduccion
MC. Daniel Ramirez Villarreal Diseno de Elementos de Maquinas 1
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Unidad temUnidad temáática 2tica 2
Esfuerzos de trabajo y teorEsfuerzos de trabajo y teoríías de fallasas de fallas
DiseDiseñño de elementos de maquinas MC. Daniel Ramio de elementos de maquinas MC. Daniel Ramirez Villarrealrez Villarreal
1A Parte 1
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ContenidoContenido
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2.1 2.1 Características mecánicas de los materiales
2.2 2.2 Concentración de esfuerzos
2.3 2.3 Relación de las cargas y el esfuerzo localizado
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Unidad temática 2
Esfuerzos de trabajo y teorías de fallas
ObjetivoObjetivo
El alumno será capaz de definir el esfuerzo
de trabajo y aplicar las teorías de fallas en el
diseño de los componentes estructurales y
mecánicos, sometidos a cargas estáticas y
fluctuantes para asegurar condiciones de
servicio satisfactorio.
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Mecanismo PosicionadorMecanismo Posicionador
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GrGrúúa viajera a viajera
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2.1 Características mecánicas de los materiales
1 Resistencia mecánica
a)R. a la Cedencia
b)R. Ultima o Máxima
2.Ductilidad, fragilidad
a) % elongación, Red. Área
3 Energía elástica
a) Resiliencia elástica
4 Energía plástica
a)Tenacidad
55 DurezaDureza
66 MaquinabilidadMaquinabilidad
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2.1 Características mecánicas de los materiales
Figura 2.1
Gráficos
esfuerzo
deformación
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Tabla 2-1 Valores promedio de propiedades mecánicas de algunos materiales (SU)
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Tabla 2-1A Valores promedio de propiedades mecánicas de algunos materiales (SI).
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2.2 Concentración de esfuerzos
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El modo de falla puede deberse a la elevación de esfuerzos en puntos de discontinuidad externa o interna. Ver figura 2.2
Figura 2.2 Concentración de esfuerzos localizados según la carga
aplicada
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1) A discontinuidades internas1) A discontinuidades internas
� Pequeñas grietas internas� Fisuras� Inclusiones no metálicas en los bordes de
grano� Variaciones de la resistencia y rigidez de los
granos cristalinos con respecto a las variaciones para el material.
2) A discontinuidades externas 2) A discontinuidades externas � Cambios bruscos de la sección
A estas discontinuidades se les conoce como elevadores del esfuerzo y conducen a la fractura por fatiga.
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2.3 Relación de las cargas y el esfuerzo
localizado.
Para calcular el esfuerzo localizado por cambio
brusco de sección y tipo de carga, se utilizan las ecs. 2.1
donde se agrega kk factor de concentracifactor de concentracióón de esfuerzon de esfuerzo.
J
Trk, τ
I
Mck, σ
a
pkσ === (2.1)
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La k se obtiene de gráficos de concentradores de esfuerzos (ver archivo UT2-2A-Parte-Graf-Conc-k)
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Como evitar o reducir la concentración de esfuerzos localizados?
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a) Cambio de geometría en los concentradores de esfuerzos
b) Análisis de microscopia en el material
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2.3.1 Agentes y par2.3.1 Agentes y paráámetros de fallasmetros de fallas
Tabla 2.1 agentes y parámetros de fallas
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Combinaciones totales de los parámetros que pueden inducir la
falla, 6 X 3 X 3 = 54 parámetros diferentes.
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2.3.2 Modos de falla
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TABLA 2.2 Modos de falla de partes de máquinas
El modo de falla puede ocurrir repentinamente o puede tener
lugar durante un largo periodo.
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Los agentes de falla y los modos de falla pueden
combinarse para dar un gran número de posibilidades de
falla. (54 X 24 = 1296.) Algunas de esas combinaciones
tienen modelos matemáticos rigurosos para describirlas.
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Que es la Falla ?
Falla o fractura:
“cualquier cambio en una parte de máquina que
la hace incapaz de efectuar su función
asignada."
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A5 LS2 UT2
Actividad Búsqueda de Información
Leer y resumir en la libreta:
1) Otras características mecánicas de los materiales
2) Tablas de clasificación de materiales y de propiedades mecánicas, físicas, químicas, etc.
3) Otras discontinuidades internas en el material
4) Distribución de esfuerzos según el concentrador y el tipo de carga aplicada.
5) Agentes y modos de fallas del material (según carga estática o de fatiga)
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Bibliografía
1. M. F. Spotts 5. Robert L. Mott
Design of machine elements Diseño de elementos de maquinas
Prentice Hall, 1998 Prentice Hall, 2000
2. Robert L. Norton 6. J. Shigley, Ch. R. Mischke
Diseño de maquinas Diseño en ingeniería mecánica
Pearson, Prentice Hall, 1999 Mc Graw Hill, 2000-2004
3. Hamrock, Jacobson, Schmid
Elementos de Maquinas
Mc Graw Hill, 2001
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