Diseño de elementos sometidos a cargas estáticas

U.T.S “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” EXTENSIÓNPORLAMAR

Diseño de elementos sometidos a cargas estáticas

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Los esfuerzos variables en un elemento tienden a producir grietas que crecen a medida que éstos se repiten, hasta que se produce la falla total; este fenómeno se denomina fatiga.

Por lo tanto, el diseño de elementos sometidos a cargas variables debe hacerse mediante una teoría que tenga en cuenta los factores que influyen en la aparición y desarrollo de las grietas, las cuales pueden producir la falla después de cierto número de repeticiones (ciclos) de esfuerzo.

TEORÍA DE FALLAS PARA MATERIALES DÚCTILES La falla es la pérdida de función de un elemento tanto por deformación (fluencia) como por separación de sus partes (fractura). Para predecir la falla de materiales bajo cargas estáticas y poder hacer diseños de elementos de máquinas confiables, se han desarrollado varias teorías para grupos de materiales basándose en observaciones experimentales.

A. Teoría del esfuerzo cortante máximo.

B. Teoría de la energía de distorsión.

Teoría del esfuerzo cortante máximo.

“La falla se producirá cuando el esfuerzo cortante máximo absoluto en la pieza sea igual o mayor al esfuerzo cortante máximo absoluto de una probeta sometida a un ensayo de tensión en el momento que se produce la fluencia” Para un elemento bajo la acción de esfuerzos tenemos el círculo de Mohr:

El esfuerzo cortante máximo absoluto es entonces:

Teoría de la energía de distorsión.

“La falla se producirá cuando la energía de distorsión por unidad de volumen debida a los esfuerzos máximos absolutos en el punto crítico sea igual o mayor a la energía de distorsión por unidad de volumen de una probeta en el ensayo de tensión en el momento de producirse la fluencia”

TEORIA DE FALLAS PARA MATERIALES FRAGILES Un material es frágil si tiene menos del 5% de deformación antes de la fractura. En los materiales frágiles se considera que la falla se presenta cuando el material sufre de separación de sus partes (falla por fractura).

Para este tipo de materiales existen 3 teorías: a. Teoría del esfuerzo normal máximo. b. Teoría de Coulomb-Mohr. c. Teoría de Mohr modificada.

Teoría del esfuerzo normal máximo.

“La falla se producirá cuando el esfuerzo normal máximo en la pieza sea igual o mayor al esfuerzo normal máximo de una probeta sometida a un ensayo de tensión en el momento que se produce la fractura”

Teoría de Coulomb-Mohr.

se deriva de forma similar a la teoría de Coulomb-Mohr Dúctil sólo que, al tratarse de materiales frágiles, se tienen en cuenta las resistencias últimas del material a la tensión y compresión en lugar de los esfuerzos de fluencia.

La ecuación de la línea de falla cuando resulta ser: En el plano la teoría de CoulombMohr Frágil se representa gráficamente como:

Teoría de Mohr modificada El criterio de Mohr modificado es un criterio de resistencia estática, aplicado a materiales frágiles. Este criterio representa una modificación del criterio de Coulomb-Mohr. El criterio de resistencia se escribe matemáticamente mediante tres condiciones que deben cumplirse para que el punto resista:

Donde: que:

son las tensiones principales en el punto analizado, ordenadas de forma como se indica en la figura, representando la zona sombreada la zona segura, para la cual el material resiste de acuerdo con dicho criterio:

Referencias

http://jesus-resistencia-de-losmateriales.blogspot.com/2015/05/dis eno-de-elementos-sometidoscargas.html

http://manuelgomez4semestre.blogs pot.com/2016/05/diseno-deelementos-sometidos-cargas.html