Criterios De Falla De Los Materiales

CRITERIO DE FALLAS DE MATERIALES

1. Introducción.-
1.1. Falla:
Ocurre cuando un miembro estructural o una estructura cesan de ejecutar la función para la cual fueron diseñados.

1.2. Modos de falla y Criterios de Diseño:

1.2.1. Ruptura por carga estática.-

-Cuando es un material frágil, suele ser de naturaleza súbita y completa, y probablemente empiece por una grieta en zona dealta concentración de tensiones.

-En materiales dúctiles ocurre como consecuencia de una acción inelástica excesiva que conduce a deformaciones totales muy grandes.

1.2.2. Ruptura por carga repetida.-

-Este modo de falla, sin importar si es un material dúctil o frágil, no ocurre deformación inelástica apreciable.

-La falla se inicia por una imperfección microscópica en una zona altamenteesforzada, y la grieta resultante se va extendiendo a medida que aumentan las repeticiones.

1.2.3. Fluencia general.-

-Cuando el material pierde su capacidad de soportar carga. Solo ocurre en materiales frágiles.
-La fluencia Localizada es diferente a la general, ocurre en materiales dúctiles, y es cuando se producen deformaciones localizadas que no se extienden por todo el material.1.2.4. Deformación elástica excesiva.-

-El concepto de excesivo depende de los criterios de diseño y funcionalidad de la estructura.

-La falla ocurre antes del límite elástico.

1.2.5. Deformación inelástica excesiva.-

-El concepto de excesivo depende de los criterios de diseño y funcionalidad de la estructura.

-La falla ocurre más allá del límite elástico.

1.2.6. Pandeo.-

-Escuando el miembro se vuelve inestable.

-Ocurre imprevistamente y puede ocurrir rápidamente, por lo que pueden ser de naturaleza catastrófica.

1.3. Tipos de Materiales:

1.3.1. Materiales Frágiles:

-Se dice que un material es frágil cuando es muy poca la deformación que presentan antes de romperse. Para este tipo de materiales existen dos teorías, la teoría del máximo esfuerzo normal y elcriterio de falla de Möhr.

1.3.2. Materiales Dúctiles:

-Se considera materiales dúctiles a aquellos que pueden deformarse considerablemente antes de llegar a rotura. Para este tipo de materiales existen dos teorías, la teoría de la máxima tensión cortante y la teoría de la máxima energía de distorsión.

2. Criterios de Fallas.-

2.1. Tipos de Fallas:

2.1.1. Teorías basadas entensiones o deformaciones.
a) Teoría de la máxima tensión normal.
b) Teoría del máximo alargamiento.
c) Teoría de la máxima deformación lineal.
d) Teoría de la máxima tensión tangencial.
2.1.2. Teorías basadas en el rozamiento interno.
a) Teoría de Coulomb.
b) Teoría de Möhr.

2.1.3. Teorías basadas en la Energía de Deformación.
a) Teoría de la energía total.
b) Teoría dela energía de distorsión (Teoría de la tensión tangencial octaédrica).

2.2. Teorías de Fallas en Materiales Frágiles.

2.2.1. Teoría del máximo esfuerzo normal.
La máxima tensión de tracción, y la máxima tensión de compresión, no deben ultrapasar las tensiones obtenidas respectivamente, en los ensayos de tracción y compresión simple.

σ1;2= σx+σy2 -+(σx+σy2 )2+τ XY2 ≤ σFN2.2.2. Teoría de Möhr – Coulomb.

La tensión tangencial debe ser menor o en el máximo igual a τ0 –μ. σ, donde σ es la tensión normal que actúa en el plano de corte y τ0 y μ son constantes del material, análogas a un índice de cohesión y un coeficiente de rozamiento.

| τ | <= τ0 - μ σ

τ0= 12-σfcσft

μ=tgα= - σft+ σfc 2-σfcσft

Criterio de Resistencia

σ1+ σ2σftσfc ≤ σftN2.3. Teorías de Fallas en Materiales Dúctiles.

2.3.1. Teoría de Von Mises.

Formulación matemática
La tensión de Von Mises es un escalar proporcional a la energía de de deformación elástica de distorsión que puede expresarse en función de las componentes del tensor tensión, en particular admite una expresión particularmente simple en función de las tensiones principales, por lo...