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Introducción

En el estudio de la ingeniería es de suma importancia el conocimiento pleno del comportamiento molecular incluso hasta microscópico de los materiales, más allá de eso las deformaciones que sufren luego de la aplicación de distintas cargas, momentos, pares. Es por ello que estudiaremos la torsión y flexión pura detalladamente y por separado con el fin de conocer y entender elfuncionamiento práctico de estas características físicas.

A lo largo de los años se han podido evitar riesgos gracias a estos conocimientos, el desgaste de los materiales es controlable si se manejan las herramientas adecuadas.

Preguntas frecuentes se responden el manejamiento de conceptos como simetría, flexión simétrica, torsión, rango elástico, esfuerzos y por supuesto deformación.Esquema

1. Torsión
1.1 Deformaciones en un eje circular.
1.2 Esfuerzos en el rango elástico.
1.3 Angulo de giro en el rango elástico.
1.4 Ejes estéticamente indeterminados.
1.5 Diseño de ejes de transmisión.
1.6 Concentraciones de esfuerzo en ejes circulares.

2.  Flexión Pura
2.1 Elemento simétrico sometido a flexión pura.
2.2 Deformaciones en unelemento simétrico sometido a flexión pura. Esfuerzos y deformaciones en el rango elástico.
2.3 Deformaciones en una sección transversal.
2.4 Flexión de elementos hechos de varios materiales.
2.5 Concentración de esfuerzos.
2.6 Carga axial excéntrica en un plano de simetría.
2.7 Flexión asimétrica. Caso general de carga axial excéntrica. 





Desarrollo

1. Torsión
En ingeniería, torsión es lasolicitación (acción o fenómeno externo que afecta una estructura) que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas. En otras palabras; Solicitación mecánica a laque se halla sometido un cuerpocargado con 2 pares de fuerzas opuestos y situados en planos normales a su eje.



1.1 Deformación en un eje circular.

Supongamos una barra recta de sección circular de radio R empotrada en uno de sus extremos sometida en el extremo libre a una torsión generada por un par M. Una barra trabajando de esta forma se dice que está sometida a torsión pura.

1.2. Deformación en el rangoelástico.
Podemos mostrar lo que ocurre físicamente cuando aplicamos un momento de torsión a un eje circular hecho de un material muy elástico, ejemplo.

Cuando se aplica el momento torsor, las secciones circulares se mantienen como tales, experimentando rotación en el plano del momento. Las líneas longitudinales se convierten en hélices que interceptan siempre con el mismo ángulo a los círculostransversales.
1.3. Ángulo de giro en el rango elástico.
Si se analiza la sección transversal se observa que ha girado un ángulo, que los radios siguen rectos y que permanece plana y circular. Se puede considerar que la longitud de la barra y su radio, si el ángulo girado es pequeño, no varían.
Durante la torsión ocurre una rotación alrededor del eje longitudinal de un extremo de la barrarespecto al otro. El ángulo girado es , ángulo que se conoce como ángulo de torsión, una línea generatriz de la barra nn girará pasando a la posición nn'. Debido a la rotación un elemento de longitud infinitesimal en la barra girará un ángulo y si se considera la superficie determinada por en el elemento de longitud pasará a ocupar la . Los vértices ya no miden 90º.

El ángulo de la figuraanterior se calcula:

Y como el ángulo es muy pequeño, la tangente del ángulo tiende al ángulo, por lo que:

Como:
Y

Se tiene que:

1.4. Ejes estáticamente indeterminados.
Como observamos anteriormente, un par torsor ejercido sobre una barra produce una rotación relativa entre secciones transversales que se encuentren separadas por una longitud “L”.
De forma similar al caso de...