fatiga

Resistencia de Materiales
Email: foxmancol@hotmail.com

Ing. Antonio Favio Ospino M
Cel: 3008042083

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MODULO VII. FACTORES QUE INFLUYEN EN LOS ESFUERZOS DE MATERIALES
7.1. CONCENTRADORES DE ESFUERZO.
Debido a que los elementos mecánicos tienen diferentes formas, acabados, imperfecciones y
discontinuidades, no se comportan como los materiales perfectos que en la mayoría de los casosse analizan.
Cualquier discontinuidad altera la distribución del esfuerzo en los alrededores de dichas discontinuidades. A
estas discontinuidades se les llama Intensificadores de esfuerzo y en las regiones en que ocurre, áreas de
concentración de esfuerzo.

σ
Distribucion
del esfuerzo

En este ejemplo tenemos una discontinuidad en el
material, las trayectorias de las líneas de esfuerzoson
uniformes menos en las partes vecindarias del orificio, en
ese punto es esfuerzo se “ concentra ”.
Para relacionar estos esfuerzos se emplean los factores de
concentración geométricos Kt ( Para esfuerzos normales )
y Kts ( para esfuerzos cortantes )
Kt = ( σmax / σo )

σ

Kts = ( τmax / τo )

El esfuerzo nominal σo o τo se calcula de las ecuaciones
fundamentales y el área neta.El subíndice t en Kt o Kts
significa que el valor de estos factores dependen solo de la
geometría de la parte. Kt o Kts es llamado Factor de
Concentración de Esfuerzos Bajo Cargas Estáticas

Ambos factores se pueden encontrar por tablas ya establecidas de la geometría y tipo de carga. Para efectos
de cálculos de cargas estáticas, debemos hallarlos o tenerlos en cuenta para los cálculos.Ejemplo
Una barra rectangular de largo = 10 cms, ancho ( w ) = 5 cms
y espesor ( t ) = 2 cms, se carga bajo tensión con una fuerza P
= 10000 N. La barra poses un agujero de 1 cms de diámetro en
su centro. Se desea calcular los esfuerzos nominales y el
esfuerzo máximo en los alrededores del agujero

1 0 cm s

5 cm s

El esfuerzo sin tener en cuenta el efecto de concentración de esfuerzo quegenera el orificio viene dado por la
expresión:
σ = F/A = P/w*t = 10000 N / ( 0.02 mts*0.05 mts )

σ = 10 MPa

Ahora si se tiene en cuenta el concentrador de esfuerzo, los esfuerzos máximos alrededor del orificio viene
dado por la expresión:
σmaximo = Kt σo = Kt * [ F/( w – d)*t ] De las tablas se obtiene Kt = 2.5
σmaximo = 2.5 * [ 10000 N/( 0.05mts – 0.01 mts)*0.02 mts ] = 31.25 MpaCon el valor de σmaximo se emplea
como referencia para calcular el tipo
de material adecuado.

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7.2. GRIETAS.
La grietas en los materiales son también discontinuidades que modifican alteran la capacidad del material
para soportar cargas. Se había determinado que lasirregularidades presentes en el material, modifican el
comportamiento del esfuerzo a través del mismo. Se tiene así que algunos materiales no son completamente
sensibles a la presencia de muescas o entalladuras, en tal caso puede emplearse un valor reducido de Kt. Para
dichos materiales, el esfuerzo máximo es de hecho:

σmáximo = Kf σo
τmáximo = Kfs τo

Kf : Valor reducido de Kt para esfuerzosnormales
Kfs: Valor reducido de Kts para esfuerzos cortantes
σo: Esfuerzo nominal normal neto
τo: Esfuerzo cortante normal neto

El factor Kf se llama comúnmente Factor de Concentración de Esfuerzo por Fatiga o Bajo Carga Dinámica,
pero se hallarán muchos casos donde su uso es indicado sólo donde ocurren esfuerzos estáticos. Así que es
conveniente considerar a Kf como un factor de concentraciónde esfuerzos reducido a partir de Kt ( cargas de
tensión o flexión ) o Kts ( para cargas de torsión ), debido a la menor sensibilidad a la muesca. Kf = ( esfuerzo
máximo en probeta con muesca / esfuerzo en probeta libre de muesca ).La sensibilidad a la muesca ( q ) se
define por la ecuación:
q = ( Kf – 1 ) / ( Kt – 1 ) 0 =< q =< 1
Si Kf = 1, entonces q = 0 se deduce que el material no tiene...