CONCENTRACION DE ESFUERZOS

MATERIA:
DISEÑO MECANICO I



ENSAYO
CONCENTRACION DE ESFUERZOS.





 
CONCENTRACION DE ESFUERZOS

La concentración de esfuerzos es un obstáculo que los ingenieros debemos enfrentar al diseñar un elemento que requiera cambios súbditos de geometría debido a su aplicación, como son barrenos, cuñas, etc. En otras palabras que tenga concentradores de esfuerzos. Debido a lainfinidad de diferentes concentradores de esfuerzos que puedan estar presentes en una placa, por su geometría, posición u otras características, es de vital importancia conocer y entender los conceptos básicos de lo que en si la concentración de esfuerzos
DEFINICION.
Las formulas elementales usadas en el diseño se basan en elementos que tiene una sección transversal constante o que el cambio en estaes gradual. Estas condiciones, sin embargo, difícilmente se encuentran en la realidad debido a los requerimientos o las características de los elementos de máquinas o estructuras actuales. La presencia de cuñeros, surco, agujeros, etc. Provoca modificaciones en la distribución de los esfuerzos. Por lo que aparecen esfuerzos mayores en algunas zonas. Este fenómeno se conoce como concentración deesfuerzos.
El concepto de concentración de esfuerzos, se refiere al estado macroscópico de esfuerzos, y tienen un significado único para problemas en el plano que involucran la definición de esfuerzo promedio. Entonces, si se barrena un agujero en una placa sometida a tensión, el esfuerzo presente en el elemento es constante siempre y cuando se mida a una distancia apreciable del agujero, pero elesfuerzo tangencial en el borde del agujero se vería incrementado considerablemente (figura1)
Este cambio o incremento en el esfuerzo en el borde es denominado concentración de esfuerzos. Por lo que es importante determinar el factor de concentración de esfuerzos kt

Por el concepto de esfuerzo macroscópico se entiende generalmente el esfuerzo promedio calculado relacionado al volumen dematerial caracterizado por una estructura muy fina. En términos de los requerimientos este concepto es lo suficientemente preciso para la mayoría de las situaciones de diseño.
Esta situación se presenta, no solamente en caso de un agujero, sino donde hay cambios súbditos en la sección transversal. Ya que en esas zonas la distribución de esfuerzos tendrá altos gradientes en puntos específicos, ya quecuando la sección transversal es constante el flujo de esfuerzos es uniforme, pero en donde hay cambios en esta sección transversal, el flujo de esfuerzos se vuelve irregular. Observemos el siguiente ejemplo consiste en una placa con un agujero en el centro, sometida a tensión, a la cual se le hace un análisis foto-elástico para determinar la localización de los gradiantes en el flujo de esfuerzos.El espesor de la placa es t=.125´altura w= 1.5´diametro del agujero d=.5´y fuerza P= 60 lb. En la sección A-A, el flujo de esfuerzos es uniforme, tal y como se esperaba, mientras que en la sección B-B el flujo se volvió irregular debido a la presencia del agujero (figura 2).



El flujo de esfuerzos, que se volvió irregular por la presencia de un agujero u otro cambio en la geometría de lasección transversal, puede regularizarse o aproximarse a un flujo uniforme mediante la adición de más agujeros o redondeamientos o diversos métodos.

Concentradores de esfuerzos
La experiencia en el diseño nos indica que hay al menos dos grupos de casos que aparecen en el diseño o revisión estructural. Uno concerniente a los efectos que tienen los agujeros en placas y armaduras, el otroconcierne a la concentración de esfuerzos provocada por redondeamientos, cuñes o elementos similares bajo varias condiciones de carga. El primer grupo ha sido el más estudiado, basado en reglas establecidas desde hace tiempo. Los resultados de estos estudios se aplican también a superficies redondeadas en la cuales la curvatura no es muy cerrada. Sin embargo, la información aun en la actualidad resulta...