Concentración De Esfuerzos

CONCENTRACION DE ESFUERZOS
Todo el análisis de la distribución de esfuerzos en el interior de miembros cargados ha supuesto hasta ahora que las secciones transversales de los miembros eran totalmente uniformes. Sin embargo, la mayor parte de las piezas de maquinaria reales tendrán secciones transversales variables
* Por ejemplo: las flechas a menudo se escalonan en diámetros distintos, a finde aceptar cojinetes, engranes poleas, etc.
Cada material tiene una diferente sensibilidad a las concentraciones de esfuerzos, que se conoce como sensibilidad a las muecas o entalla del material.
Una flecha puede tener ranuras para chavetas circulares o para anillos o tener cuñeros u orificios para la sujeción de otras piezas. Los pernos están roscados con cabeza mayor que su vástago.Cualquier otro cambio en la geometría de la sección transversal puede causar concentraciones de esfuerzos localizados.
Los efectos de los esfuerzos se miden según técnicas foto-elásticas, y las “franjas” resultantes indican una distribución de esfuerzos de las piezas al ser cargada. La distribución no lineal de esfuerzos a través de secciones con muecas, está es, evidencia experimental de la existenciade concentraciones de esfuerzos, en cualquier cambio de la geometría. Estos cambios geométricos en una pieza a menudo se conocen como “elevadores de esfuerzos” y deben evitarse en el diseño o, por lo menos, minimizarse tanto como sea posible. Lo malo de esto es que no es práctico eliminar todos estos elevadores de esfuerzos, ya que estos detalles geométricos son necesarios para la conexión depiezas coincidentes y para proporcionar formas funcionales a las piezas.
La cantidad de concentración de esfuerzos en cualquier geometría específica se indica con un factos de concentración de esfuerzos geométricos Kt para esfuerzos normales, o como Kts, para esfuerzos cortantes. Los factores Kt y Kts solo toman en consideración los efectos de la geometría de la pieza, sin importar cómo se comportael material enfrente a concentraciones de esfuerzos. La forma en que responda a concentraciones de esfuerzos. La ductilidad o la fragilidad del material y el tipo de cargas, ya sea en estático o dinámico, también afectaran.
Para relacionar estos esfuerzos se emplean los factores de concentración geométricos

CONCENTRACION DE ESFUERZOS BAJO CARGA ESTATICA.
La ductilidad o fragilidad delmaterial tiene un efecto pronunciado sobre su respuesta a concentraciones de esfuerzos bajo carga estática. Veremos cada uno de estos casos uno por uno.

* MATERIALES DUCTILES: los materiales dúctiles cederán de manera local en el elevador de esfuerzos, en tanto que el material con esfuerzos menores lejos de la discontinuidad geométrica se mantendrá por debajo del punto de fluencia. Cuando elmaterial cede localmente, su curva de esfuerzo-deformación local se hace no lineal y dependiente reducida, lo que impide un incremento significativo adicional de esfuerzos en dicho punto. Conforme la carga aumenta, cede más material, presentando más de la sección transversal ha dicho esfuerzo.
Por lo tanto en materiales dúctiles bajo carga estática es común desapreciar los efectos de laconcentración de esfuerzos geométricos. El esfuerzo para la sección transversal neta se calcula como si no existiera una concentración de esfuerzos allí, sin embargo la reducción en el área de esfuerzos neta o el momento de inercia de la sección recta debido al material eliminado si es tomado en cuenta, produciendo por lo tanto esfuerzos más elevados a los correspondientes a una pieza sin muesca, con lasmismas dimensiones generales.
* MATERIALES FRAGILES: estos no cederán localmente, ya que no poseen rango platico. Por lo tanto, las concentraciones de esfuerzos si tiene efecto en su comportamiento, incluso bajo carga estáticas. Una vez que el esfuerzo en elevador de esfuerzos excede la resistencia a la fractura, se empieza a iniciar una grieta. Esto reduce el material disponible para...