Impacto

IMPACTO

Hasta ahora vimos solamente cargas del tipo estático. En este capítulo se tratará el caso más común de carga dinámica: el IMPACTO También llamada carga de choque, repentina o de impulso. Pueden dividirse en tres categorías según su severidad de aplicación: • cargas que se mueven con rapidez de magnitud constante (ej: vehículo que cruza un puente) • cargas aplicadas repentinamente,como aquellas que son resultado de una explosión o de la combustión dentro de un cilindro. • cargas de impacto directo, como las producidas por un martillo neumático, el choque de un vehículo, etc.

Tres niveles de la carga de impacto producidos por la liberación de la carga m

Lo importante respecto a la acción del amortiguador es que se ocasiona una aplicación gradual de la carga mg. Si lacarga se aplica con lentitud suficiente puede considerarse como estática. La forma de distinguir entre carga de impacto y estática en esta situación es comparar el tiempo requerido para la aplicación de la carga con el período natural de vibración de la masa sin amortiguador en el resorte.

m τ = 2π k
Por lo tanto, mientras más grande sea la masa y mas suave el resorte será mas largo el períodode vibración (o será mas baja la frecuencia natural de la vibración)

Si el tiempo requerido para aplicar la carga (es decir, para que aumente desde cero a su valor total) es mayor de tres veces el período natural, los efectos dinámicos son insignificantes, y puede considerarse como carga estática. Si el tiempo para aplicar la carga es menor de la mitad del período natural, el impactointerviene definitivamente. Las cargas de impacto pueden actuar a la compresión, tensión, flexión, torsión o en una combinación de éstas. La aplicación repentina de un embrague y el choque de una obstrucción en la broca de un taladro eléctrico son ejemplos de impacto torsional.

Type of Loading

Una diferencia importante entre la carga estática y la de impacto es que las partes con carga estáticadeben diseñarse para soportar cargas, en tanto que las partes sujetas a impacto deben diseñarse para absorber energía. Las propiedades de resistencia del material por lo común varían con la velocidad de las aplicaciones de carga. En general, esto trabaja en forma favorable debido a que tanto la resistencia a la fluencia y la final tienden a aumentar con la velocidad de aplicación de la carga.(Recuérdese no obstante, que la carga rápida tiende a favorecer la fractura de material frágil)

Effect of strain rate on tensile properties of mild steel at room temperature

ESFUERZO Y DEFLEXIÓN PRODUCIDOS POR IMPACTO LINEAL Y A LA FLEXIÓN
La figura muestra una versión idealizada de una masa en caída libre (de peso W) que golpea una estructura (esta se presenta por un resorte, lo cual esapropiado debido a que todas las estructuras tienen cierta elasticidad.) Para deducir de dicha figura las ecuaciones simplificadas de esfuerzo y deflexión, se hacen las mismas suposiciones que cuando se dedujo la ecuación para la frecuencia natural de un sistema simple de masa- resorte: 1) la masa de la estructura (resorte) es insignificante, 2) las deflexiones dentro de la misma masa son insignificantesy 3) el amortiguamiento también es insignificante. Estas suposiciones tienen algunas implicaciones importantes:

Impact load applied to elastic structure by falling weight. (a) Initial position.(b) position at instant of maximum deflection.

1. La primera suposición implica que la curva de deflexión dinámica (es decir, que las deflexiones instantáneas son el resultado del impacto) esidéntica a la causada por la aplicación estática de la misma carga, multiplicada por un factor de impacto. En realidad, la curva de deflexión dinámica en forma inestable implica puntos de mayor deformación local (por lo tanto, esfuerzo local mayor) que en la curva estática. 2. Es inevitable que ocurra alguna deflexión dentro de la misma masa impactante. En el grado en que esto suceda, se absorbe una...