Teoria de Falla por Carga Estática
Capítulo 5
Teoría de Falla por Carga Estática
Contenidos del Capítulo
• Resistencia Estática
• Concentración de Esfuerzos
• Teoría de Falla por Carga Estática
• Teoría del Esfuerzo Normal Máximo
• Teoría del Esfuerzo Cortante Máximo
∂
• Teoría de la Energía de la Distorsión
• Teoría de Mohr y de Coulomb-Mohr para Materiales Dúctiles
p
g
•Teorías de Falla para Materiales Frágiles
Teoría de Falla por Carga Estática
Resistencia Estática
Usualmente se necesita diseñar utilizando valores
publicados de resistencia
Datos experimentales son mejores. Se recomiendan
cuando se debe fabricar grandes cantidades del mismo
componente, o cuando la falla es muy costosa en
∂
tiempo, dinero, o vida humana
Se requiere de métodos parausar valores publicados
con seguridad y eficiencia para una variedad de
situaciones
Teoría de Falla por Carga Estática
Concentración de Esfuerzos
• Crecimiento localizado de esfuerzos cerca de
discontinuidades
• El factor teórico de concentración de esfuerzo es
σmax
Kt =
σ0
∂
τmax
Kts =
τ0
Teoría de Falla por Carga Estática
Factor Teórico de Concentración deEsfuerzos
• Gráficos disponibles
para configuraciones
estándar
• Ver Apéndice A del
Shigley
• Muchos más
disponibles en el
Peterson s
Peterson’s StressConcentration Factors
∂
• Kt crece a medida que
la discontinuidad es
más pronunciada
Teoría de Falla por Carga Estática
Material Dúctil / Material Frágil
• U material se considera dú til cuando ϵf ≥ 0.05, con una
Un
t i l
iddúctil
d
0 05
resistencia a la fluencia identificable que usualmente es la
misma en tracción y compresión (Syt = Syc = Sy)
• Un material se considera frágil cuando ϵf < 0.05, con una
resistencia a la fluencia que no es identificable.
Típicamente se clasifican por resistencias últimas a la
tensión (Sut) y a la compresión (Suc)
∂
dúctil
ruptura o
fractura
frágil
ruptura ofractura
Teoría de Falla por Carga Estática
Factor de Concentración Condición Estática y Dúctil
• Bajo carga estática y con materiales dúctiles
◦ Las fibras localizadas en la zona de concentración
fluyen (plastificación)
◦ La plastificación es localizada
∂
◦ La pieza en conjunto no sufre daño a menos que el
esfuerzo de ruptura sea sobrepasado
◦ Efectos debido a concentración deesfuerzos son
comúnmente ignorados cuando se está en presencia de
carga estática con materiales dúctiles
Teoría de Falla por Carga Estática
Teoría de Falla por Carga Estática
• Elemento de esfuerzo uniaxial
Resistencia S
n
Esfuerzo
Ef
• Elemento de esfuerzo multiaxial
o
Una resistencia, múltiples esfuerzos
resistencia
o
¿Cómo comparar estados de esfuerzos con unvalor único
∂
de resistencia?
Teoría de Falla por Carga Estática
Teoría de Falla por Carga Estática (Cont.)
• Las teorías de falla proponen un medio apropiado de
comparación entre estado de esfuerzos multiaxiales
con valores ú i
l
únicos d resistencia
de
i t
i
• Las teorías de falla están basadas usualmente en
alguna hipótesis sobre que aspecto del estado de
∂
esfuerzo escrítico
• Algunas teorías han ganado reconocimiento por su
efectividad en variadas situaciones
Teoría de Falla por Carga Estática
Teoría del Esfuerzo Normal (Principal) Máximo
Teoría: La fluencia comienza cuando el esfuerzo principal
máximo en un elemento de esfuerzo iguala la resistencia
a la fluencia
Para cualquier elemento de esfuerzo, obtener los
esfuerzos principales (usando elcírculo de Mohr o un
programa de elementos finitos)
∂
Comparar el esfuerzo principal máximo con la resistencia
a la fluencia
Sin embargo, no es una teoría segura para materiales
dúctiles
Teoría de Falla por Carga Estática
Teoría del Esfuerzo Cortante Máximo
o Teoría: La fluencia comienza cuando el esfuerzo cortante
máximo en un elemento de esfuerzo iguala al esfuerzo...
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