Fallas Resultantes De Carga Estatica
Páginas: 9 (2086 palabras)
Publicado: 14 de agosto de 2012
Capítulo 5. Fallas resultantes de carga estática
Prueba de tensión (Cap. 2)
La figura 2-1 muestra una probeta para pruebas a tensión, la cual está sometida a una fuerza P, y la figura 2-2a muestra la curva esfuerzo-deformación para materiales dúctiles ([pic]). Se distinguen los siguientes valores:
• Sy : Resistencia a la cedencia (fluencia)
• Su : Resistencia a la tensión(última)
• Sf : Resistencia a la fractura
La figura 2-2b muestra la curva correspondiente para materiales frágiles ([pic]). En este caso, no hay un punto de cedencia definido, y la deformación para la fractura es pequeña.
[pic]
Fig. 2-1
[pic]
Fig. 2-2
[pic]
Fig. 2-2
Círculo de Mohr (Cap. 3)
La figura 3-8 a) muestra un elemento diferencial de un componente mecánico sometido acargas complejas. El estado de esfuerzos es tridimensional, con tres componentes de esfuerzo normal y tres componentes de esfuerzo cortante. En el caso de esfuerzos planos (2D), sólo hay dos componentes de esfuerzo normal y una de esfuerzo cortante, como se muestra en la figura 3-8 b).
[pic]
Fig. 3-8
[pic]
Fig. 3-9
En el caso de esfuerzos planos, la figura 3-9 muestra los esfuerzos que sedesarrollan en una cara del elemento diferencial, orientada un ángulo [pic] con respecto al eje x. Puede demostrarse que los esfuerzos en esta cara pueden representarse en un círculo, llamado círculo de Mohr, tal como se aprecia en la figura 3-10.
[pic]
Fig. 3-10
[pic]
Fig. 3-12
Existe una orientación particular del elemento diferencial en donde sólo existen esfuerzos normales [pic] y[pic], llamados esfuerzos principales. Como muestra el círculo de Mohr, [pic] y [pic] son el máximo y el mínimo esfuerzo normal que se desarrolla en el componente mecánico en el punto donde se encuentra ubicado el elemento diferencial. Existe otra orientación, a 45° de los planos principales, en donde ocurre el máximo esfuerzo cortante, acompañado de un esfuerzo normal en general diferente de cero.En el caso de esfuerzos tridimensionales se forman tres círculos de Mohr, como se muestra en la figura 3-12. Ahora son tres los esfuerzos principales, y el máximo esfuerzo cortante corresponde al círculo mayor, en el cual se ubican el máximo y el mínimo esfuerzo normal desarrollado en el punto del componente mecánico que se está analizando.
Ejemplos de fallas de componentes mecánicos (Cap. 5)[pic]
Fig. 5-1 Falla por corrosión
[pic]
Fig. 5-2 Falla por impacto
[pic]
Fig. 5-3 Falla por sobrecarga
[pic]
Fig. 5-4 Fractura frágil causada por concentración de esfuerzos
[pic]
Fig. 5-5 Falla de un resorte de válvula de motor por excesiva deformación
Concentración del esfuerzo (3-13 y 5-2)
Cuando una pieza presenta una discontinuidad, un cambio bruscode sección transversal, o algún defecto como un poro o una ralladura, los esfuerzos alrededor de la discontinuidad se incrementan. Para tomar en cuenta este efecto se usa un factor de concentración de esfuerzos, definido por las ecuaciones
[pic] [pic] (3-48)
donde los esfuerzos máximos ocurren en algún punto alrededor de la discontinuidad, y [pic] y [pic] son los esfuerzos nominalesen las inmediaciones de la discontinuidad. El subíndice t se refiere a que es un factor de concentración de esfuerzos teórico, obtenido usualmente de manera experimental pero dentro de la región elástica de los materiales. La figura 3-29 presenta una gráfica del factor de concentración de esfuerzos para una placa agujerada sometida a tensión. En este caso el esfuerzo nominal está dado por[pic]
Para materiales frágiles, que no presentan mucha deformación al momento de fracturarse, y que no se apartan demasiado de la región lineal de la curva esfuerzo-deformación, el factor
[pic]
Fig. 3-29
[pic]
Fig. 5-6
de concentración de esfuerzos se aplica completamente para el cálculo de los esfuerzos máximos en las discontinuidades.
En el caso de los materiales dúctiles,...
Prueba de tensión (Cap. 2)
La figura 2-1 muestra una probeta para pruebas a tensión, la cual está sometida a una fuerza P, y la figura 2-2a muestra la curva esfuerzo-deformación para materiales dúctiles ([pic]). Se distinguen los siguientes valores:
• Sy : Resistencia a la cedencia (fluencia)
• Su : Resistencia a la tensión(última)
• Sf : Resistencia a la fractura
La figura 2-2b muestra la curva correspondiente para materiales frágiles ([pic]). En este caso, no hay un punto de cedencia definido, y la deformación para la fractura es pequeña.
[pic]
Fig. 2-1
[pic]
Fig. 2-2
[pic]
Fig. 2-2
Círculo de Mohr (Cap. 3)
La figura 3-8 a) muestra un elemento diferencial de un componente mecánico sometido acargas complejas. El estado de esfuerzos es tridimensional, con tres componentes de esfuerzo normal y tres componentes de esfuerzo cortante. En el caso de esfuerzos planos (2D), sólo hay dos componentes de esfuerzo normal y una de esfuerzo cortante, como se muestra en la figura 3-8 b).
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Fig. 3-8
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Fig. 3-9
En el caso de esfuerzos planos, la figura 3-9 muestra los esfuerzos que sedesarrollan en una cara del elemento diferencial, orientada un ángulo [pic] con respecto al eje x. Puede demostrarse que los esfuerzos en esta cara pueden representarse en un círculo, llamado círculo de Mohr, tal como se aprecia en la figura 3-10.
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Fig. 3-10
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Fig. 3-12
Existe una orientación particular del elemento diferencial en donde sólo existen esfuerzos normales [pic] y[pic], llamados esfuerzos principales. Como muestra el círculo de Mohr, [pic] y [pic] son el máximo y el mínimo esfuerzo normal que se desarrolla en el componente mecánico en el punto donde se encuentra ubicado el elemento diferencial. Existe otra orientación, a 45° de los planos principales, en donde ocurre el máximo esfuerzo cortante, acompañado de un esfuerzo normal en general diferente de cero.En el caso de esfuerzos tridimensionales se forman tres círculos de Mohr, como se muestra en la figura 3-12. Ahora son tres los esfuerzos principales, y el máximo esfuerzo cortante corresponde al círculo mayor, en el cual se ubican el máximo y el mínimo esfuerzo normal desarrollado en el punto del componente mecánico que se está analizando.
Ejemplos de fallas de componentes mecánicos (Cap. 5)[pic]
Fig. 5-1 Falla por corrosión
[pic]
Fig. 5-2 Falla por impacto
[pic]
Fig. 5-3 Falla por sobrecarga
[pic]
Fig. 5-4 Fractura frágil causada por concentración de esfuerzos
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Fig. 5-5 Falla de un resorte de válvula de motor por excesiva deformación
Concentración del esfuerzo (3-13 y 5-2)
Cuando una pieza presenta una discontinuidad, un cambio bruscode sección transversal, o algún defecto como un poro o una ralladura, los esfuerzos alrededor de la discontinuidad se incrementan. Para tomar en cuenta este efecto se usa un factor de concentración de esfuerzos, definido por las ecuaciones
[pic] [pic] (3-48)
donde los esfuerzos máximos ocurren en algún punto alrededor de la discontinuidad, y [pic] y [pic] son los esfuerzos nominalesen las inmediaciones de la discontinuidad. El subíndice t se refiere a que es un factor de concentración de esfuerzos teórico, obtenido usualmente de manera experimental pero dentro de la región elástica de los materiales. La figura 3-29 presenta una gráfica del factor de concentración de esfuerzos para una placa agujerada sometida a tensión. En este caso el esfuerzo nominal está dado por[pic]
Para materiales frágiles, que no presentan mucha deformación al momento de fracturarse, y que no se apartan demasiado de la región lineal de la curva esfuerzo-deformación, el factor
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Fig. 3-29
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Fig. 5-6
de concentración de esfuerzos se aplica completamente para el cálculo de los esfuerzos máximos en las discontinuidades.
En el caso de los materiales dúctiles,...
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