Teorias de falla

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Diseño de Elementos Mecánicos |
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Unidad 1: Teorías de falla |
Alumno: |
Flores Cardiel Carlos Alberto 07041156 |
Grupo: |
5U |
Catedrático: |
José Alejandro Ale Burgos |
Fecha De Entrega: |
22 de febrero de 2010 |

Tabla de contenido

1. MODO DE FALLAS 3
2. CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS 4
CUANDO CONSIDERAR QUE HAYCONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS 4
DISEÑO POR CARGA CÌCLICA 5
PRUEBA DE LABORATORIO 5
3. TEORIAS DE FALLA 7
TEORÍA DE FALLA POR ESFUERZO NORMAL MÁXIMO 7
TEORIA DE FALLA POR ESFUERZO CORTANTE MÁXIMO 8
TEORIA DE FALLA POR ENERGÍA DE DEFORMACIÓN MÁXIMA 9
TEORIA DE FALLA POR ENERGIA DE DISTORSIÓN MÁXIMA 12
FUENTES DE INFORMACION 15

1. MODO DE FALLAS

Una pieza de una máquina pude fallar pordiferentes causas:

_ Excesiva deformación elástica
_ Excesiva deformación plástica
_ Rotura bajo carga estática
_ Rotura bajo cargas de impacto
_ Rotura bajo cargas cíclicas
_ Desgaste

El objetivo de este capítulo es estudiar el fallo bajo cargas estáticas. Una carga estática es una acción estacionaria de una fuerza o un momento que actúan sobre cierto objeto. Para que una fuerza o momento seanestacionarios o estáticos deben poseer magnitud, dirección y punto (o puntos) de aplicación que no varíen con el tiempo.

_ Distorsión o deformación plástica: la pieza adquiere una deformación plástica tal que le impide cumplir su misión. El % de deformación admisible depende de cada aplicación. El límite elástico nominal de los materiales suele definirse (Capítulo 2) para un 0,2% dedeformación plástica.

_ Rotura: el fallo por rotura puede ser de dos tipos dúctil (precedida de gran deformación
Plástica) o frágil (no precedida de gran deformación plástica y por lo tanto muy peligrosa).

La resistencia (fluencia y rotura) es una propiedad o característica de un material o elemento Mecánico. Esta propiedad puede ser inherente al material o bien originarse de su tratamiento yprocesado. Habitualmente sólo se dispone de información correspondiente al ensayo de tracción. Los componentes de máquinas en general trabajan bajo estados de tensión multidireccional. El objetivo de las teorías de fallo estático es relacionar el fallo en un estado unidireccional (ensayo de tracción) con el fallo bajo cualquier estado de tensiones.

En este capítulo se examinarán las relacionesexistentes entre la resistencia de una pieza y su carga estática previsible, a fin de seleccionar el material y sus dimensiones óptimas para cumplir el requisito de que la pieza no falle en servicio. Existen diferentes métodos para cumplir con estos objetivos:

_ El método determinista o del factor de seguridad: En este caso el esfuerzo o esfuerzos
Máximos que actúan en una pieza se mantienen pordebajo de la resistencia mínima por
medio de un factor de diseño o margen de seguridad adecuados, a fin de asegurar que la
parte no fallará.
_ El método estadístico o de confiabilidad: Este método implica la selección de materiales,
procesamiento y dimensiones tales que la probabilidad de fallo sea siempre menor que un
valor predeterminado.
2. CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS

En una piezasometida a esfuerzos, si se llegan a presentar cambios abruptos en la geometría de la pieza, se presenta una concentración de las “líneas de esfuerzo” en los puntos donde cambia abruptamente la geometría.
Los cambios de geometría se presentan si hay:

Cambios de forma y tamaño de la sección Agujeros
Muescas Chiveteros
Estrías Marcas de herramientas
Raspaduras Inclusiones ydefectos en el material.

En estos puntos se puede calcular un factor de concentración de esfuerzos K.




CUANDO CONSIDERAR QUE HAY CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS

La concentración de esfuerzos se puede despreciar en los casos:

Si la carga es baja y estática
Si la temperatura de la pieza y del ambiente es normal.
Si el material es dúctil (si resiste 5% de alargamiento antes...