Falla de un tornillo mediante cortante doble

UNIVERSIDAD DEL VALLE

FALLA DE UN TORNILLO MEDIANTE CORTANTE DOBLE

24 de Octubre 2014

Jeffrey Arroyave


1. OBJETIVOS:

Objetivo general:

Ejecutar el procedimiento para producir una falla en un tornillo

Objetivos específicos:

Definir el concepto de falla en un material dúctil
Describir los diferentes tipos de falla
Definir los tipos de tornillo, su acondicionamiento ysu uso
Definir el método analítico para calcular la resistencia a cortante de un tornillo
Indicar el procedimiento para producir una falla por cortante doble en un tornillo


2. MATERIALES Y EQUIPO

3 placas del mismo espesor
3 tornillos de un calibre y 3 de otro con una longitud 3 veces mayor al espesor de las placas
Taladro
Juego de brocas
Masas de varios pesos.
2 vástagos parasostener los pesos y la estructura
Prensa
Báscula


3. MARCO TEÓRICO

La falla de un elemento se refiere a la pérdida de su funcionalidad, es decir cuando una pieza o una máquina dejan de ser útiles.

Esta falta de funcionalidad se dar por:

• Rotura
• Distorsión Permanente
• Degradación
• Etc.

La rotura o la degradación permanente se deben a que los esfuerzos soportados sonmayores que la resistencia del material de fabricación.

Para poder determinar para qué cantidad de esfuerzo aplicado se producirá una falla, se utilizan algunas teorías de falla. Todas las teorías de falla se basan en la comparación del esfuerzo actuante contra el resultante aplicado en una prueba uniaxial de tensión o compresión.

TEORÍA DE FALLA POR ESFUERZO NORMAL MÁXIMO

La falla ocurrirá enla parte si cualquiera de los esfuerzos normales principales excede el esfuerzo normal principal que da lugar a la falla en la prueba uniaxial simple.

Si: S1 = Esfuerzo Principal 1 yc = Esfuerzo de fluencia a compresión
S2 = Esfuerzo Principal 2 yt = Esfuerzo de fluencia a tensión.
S3 = Esfuerzo Principal 3.

Se debe cumplir que:

(1)

Si se aplica un factor de diseño seconsiguen las ecuaciones de diseño:
(2)

Para materiales frágiles yc o yt es el esfuerzo de fluencia.


TEORIA DE FALLA POR ESFUERZO CORTANTE MÁXIMO:

Para materiales dúctiles la falla ocurre en una parte si cualquiera de los esfuerzos cortantes principales excede el esfuerzo cortante principal que da lugar a la falla en la prueba uniaxial simple.

Puesto que:
(3)

La teoría defalla es:

(4)

Si se introduce un factor de diseño se tiene la respectiva ecuación de diseño:

(5)

Esta teoría predice que si se presenta un estado de esfuerzos hidrostáticos no se produce fluencia, así estos esfuerzos sean mayores que y:

Si se descomponen cada esfuerzo principal normal en una componente hidrostática mas otra cualquiera se obtiene:

(6)

En donde: ’1:Componente Hidrostática.

Se cumple que: 

Si en algún caso: ’’2 = ’3 = 0, Se tendría que ’’1 etc., no habría cortante. Por esta razón se creó la teoría de falla de la energía de distorsión y deformación.

TORNILLOS

Son elementos u operadores mecánicos cilíndricos con una cabeza, generalmente metálicos, aunque pueden ser de plástico, utilizados en la fijacióntemporal de unas piezas con otras, que está dotado de una caña roscada con rosca triangular, que mediante una fuerza de torsión ejercida en su cabeza con una llave adecuada o con un destornillador, se puede introducir en un agujero roscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca.

El tornillo deriva directamente de la máquina simple conocida como plano inclinado y siempretrabaja asociado a un orificio roscado. Los tornillos permiten que las piezas sujetas con los mismos puedan ser desmontadas cuando la ocasión lo requiera.

Los tornillos a emplear en uniones de estructuras de acero serán preferentemente de alguno de los grados 4.6, 5.6, 6.8, 8.8 ó 10.9. Como norma general, no se utilizarán tornillos de grado inferior al 4.6 ni de grado superior al 10.9 sin...