Teorías De Falla En El Diseño De Componentes Mecánicos

EIM_UCV 

Teorías de falla en el  diseño de componentes  mecánicos 
Apuntes para estudiantes 
 

Prof. Manuel J. Martínez, Prof. Otman J. Tablante 
03/02/2008 

[Estos apuntes tratan las hipótesis de falla más utilizadas en el diseño de elementos estructurales y  componentes  de  maquinas.  También,  introduce  al  estudiante  en  los  temas  relacionados  con  el daño acumulado y la mecánica de fractura que ocurren en materiales. El contenido de este trabajo  está  dirigido  a  estudiantes  que  cursan  el  tercer  año  de  Ingeniería  Mecánica,  Ingeniería  Civil,  Ingeniería Metalúrgica y otras afines con estas.] 

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Una teoría es postulada para explicar la falla de un ensayo a carga simple, las teorías de falla de los materiales tienen como objeto tratar de predecir lafalla de los materiales sometidos a cargas biaxiales y triaxiales. Esto nos permite determinar las tensiones nominales de trabajo necesarias para el cálculo de la resistencia de una pieza determinada o el diseño de anteproyecto de las dimensiones. El primer capítulo del trabajo es un resumen de los conceptos básicos de mecánica de los sólidos necesarios para la deducción de las hipótesis. Elsegundo capítulo trata de desarrollar las hipótesis de rotura para cargas estáticas así como su utilización adecuada dependiendo del tipo de falla que sufre un determinado material. El tercer capítulo es la aplicación de las hipótesis deducidas para cargas estáticas, en las cargas dinámicas. El cuarto capítulo presenta una breve descripción de daño acumulado y el quinto capítulo introduce elestudio de la mecánica de fractura. En este trabajo todos los gráficos fueron realizados por el profesor Ramón A. Sánchez Q.

2 INDICE Pág.

1 ANÁLISIS DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES ............................................ 3 1.1 Concepto de Esfuerzo ................................................................................... 3 1.2 Componentes del Esfuerzo en un Punto....................................................... 4 1.3 Esfuerzos Principales .................................................................................... 5 1.3.1 Cálculo de los Esfuerzos Principales ...................................................... 9 1.3.2 Esfuerzos de Corte Principales ............................................................. 10 1.3.3 Estado Biaxial de Esfuerzos.................................................................. 12 1.3.4 Círculos de Mohr de Algunos Estados de Esfuerzo .............................. 14 1.4 Análisis de Deformaciones .......................................................................... 16 1.5 Deformación Normal .................................................................................... 17 1.6 DeformaciónTransversal............................................................................. 18 1.7 Deformación Volumétrica (Dilatación) ......................................................... 19 1.8 Relaciones entre Esfuerzo y Deformación................................................... 20 1.8.1 Elasticidad ............................................................................................. 20 1.8.2Ley de Hooke ........................................................................................ 21 1.9 Energía de Deformación Elástica ................................................................ 22 1.9.1 Energía de Deformación de Cambio de Volumen ................................ 25 1.9.2 Energía de Distorsión............................................................................ 26 2 FALLA ESTÁTICA Y TEORÍAS DE FALLA ........................................................ 28 2.1 Tipos de Fallas ............................................................................................ 28 2.1.1Fractura.................................................................................................. 29 2.2 Hipótesis de Rotura bajo Cargas Biaxiales y Triaxiales...