Tipos de esfuerzos mecanicos


Nombre de la materia:
Diseño de elementos mecánicos
Temas:
Esfuerzo normal
Momento flexionante
Esfuerzo cortante
Esfuerzo de torsión
Nombre y número de control:
Pedro Vargas López #07563520
Nombre del instructor:
Ing. Everardo Salinas Rodriguez
Fecha de entrega:
6 de Octubre de 2010
ESFUERZO NORMAL
Es el esfuerzo interno o resultante de las tensiones perpendiculares (normales) a la seccióntransversal de un prisma mecánico. Este tipo de solicitación formado por tensiones paralelas está directamente asociado a la tensión normal.
En una barra prismática (elemento con multitud de aplicaciones en máquinas que se caracteriza por presentar una sección transversal constante en toda su longitud)

En el caso que nos ocupa dicha barra se dice que está sometida a una tensión por el hecho de quelas fuerzas axiales producen en ella una deformación.
Para analizar las acciones internas que aparecen en la barra prismática originados por las fuerzas axiales se considera la sección que aparece al efectuar un corte imaginario en la sección mn perpendicular al eje longitudinal de la barra. A esta sección se le denomina transversal. Se separa la porción de la barra situada a la derecha del corteconsiderándola un cuerpo libre.
La intensidad de la fuerza, o lo que es lo mismo la fuerza por unidad de superficie se denomina esfuerzo, fatiga o tensión y se denota por la letra griega s (sigma).
Si se supone, lo cual es lógico, que el esfuerzo tiene una distribución uniforme sobre la sección transversal, es evidente que si A es el área de la sección transversal se tendrá que:

Ecuación querepresenta el esfuerzo, fatiga o tensión uniforme en una barra prismática de sección transversal con forma cualquiera cargada axialmente.
Las unidades de tensión, esfuerzo o fatiga normal σ son unidades de fuerza divididas por unidades de superficie. En el S.I. vendrá dado por N/m² o Pascales. Sin embargo como el Pascal es una unidad tan pequeña se suele utilizar el Mpa (Mega pascal) que equivale a10⁶ Pascales o N/mm². Es frecuente medir el esfuerzo normal en Kp/cm² para ello F debe medirse en Kp y la superficie de la sección de corte en cm².
Ejemplo:

Una barra hexagonal (regular) con 50 mm de lado está sometido a una carga axial de 150 N. Calcular el esfuerzo normal.
Calculo del área
Lado=50mm=0.05m
Apotema = 43.3 mm= 0.0433m

Por lo tanto:





Esfuerzo porflexión
Es ocasionado por una carga perpendicular al eje del elemento.

Es una combinación de compresión y de tracción. Mientras que las fibras superiores de la pieza sometida a un esfuerzo de flexión se alargan, las inferiores se acortan, o viceversa. Al saltar en la tabla del trampolín de una piscina, la tabla se flexiona. También se flexiona un panel de una estantería cuando se carga de libros o labarra donde se cuelgan las perchas en los armarios.
Para saber si nuestro elemento puede resistir la carga aplicada debemos de calcular su esfuerzo máximo. El cual es directamente proporcionar a la distancia del punto de análisis al eje del elemento, conocido como eje neutro o eje centroidal.
Para calcular el esfuerzo máximo tenemos la siguiente ecuación:

Donde:
= esfuerzo máximo
M = Momentosflexionante (Desde el punto de la carga al punto de soporte)
c = distancia del eje centroidal al punto de analisis
I = momento de inercia de la sección transversal con respecto a su eje neutro
El momento de inercia refleja la distribución de masa de un cuerpo o de un sistema de partículas en rotación, respecto a un eje de giro. El momento de inercia sólo depende de la geometría del cuerpo y de laposición del eje de giro; pero no depende de las fuerzas que intervienen en el movimiento.
A continuación se muestra una tabla con algunos momentos de inercia básicos:
Circulo

Cuadrado

Rectángulo
Con respeto a la altura

Rectángulo
Con respeto a la base


Para entender un poco más este concepto, veamos el siguiente ejemplo con una figura básica:


Ø 1.2cm










Esfuerzo cortante
E...