Esfuerzos combinados fluctuantes

Introducción

Hasta ahora nos hemos interesado en el calculo de un solo tipo de esfuerzo. Por ejemplo, con σ=P/ A solamente solamente se consideran fuerzas axiales aplicadas a travez del centroide de la sección, con τ=Tc / J solamente cargas de torsión sobre ejes de sección circular, y para σ=Mc / I solamente cargas aplicadas perpendicularmente al eje transversal. Con estos métodos pueden resolverse una amplia clase de problemas. Pero podemos ampliar esta clase combinando adecuadamente estos tipos básicos de carga.

En la practica frecuentemente se encuentran cargas que no concuerdan con las condiciones bajo las teorías básicas son validas.

CARACTERISTICAS DE ESFUERZOS FLUCTUANTES COMBINADOSA menudo los esfuerzos fluctuantes sobre las maquinarias adoptan la forma de un patrón sinusoidal debido a la naturaleza de algunas máquinas rotatorias sin embargo también ocurren otro tipo de de patrones algunos muy irregulares se a determinado que son patrones periódicos que presentan solo un máximo y solo un mínimo de la fuerza la forma de la onda no resulta fundamental pero los picos en el lado alto (máximo) y en el lado bajo (mínimo) son importantes

en consecuencia Fmax y Fmin es un ciclo de fuerzas que emplean para caracterizar el patrón de la fuerza. También es cierto que al variar x arriba y debajo de alguna línea de base resulte igualmente eficaz para caracterizar el patrón de la fuerza. Si la fuerza mayor es Fmax y la fuerza menor es Fmin se construye una componente uniforme y una alternante como la que sigue 

Donde Fm es la componente de intervalo medio de la fuerza Fa es la componente de la amplitud de la fuerza 

En el esfuerzo contante o estático no es el mismo que el esfuerzo medio; de hecho, puede tener cualquier valor entre σmin σmax el estado constante existe debido a una carga fija o a una precarga aplicada a la parte, y por lo general es independiente de la parte variante de la carga. Por ejemplo un resorte helicoidal de compresión siempre esta cargado en un espacio mas corto que la longitud libre del resorte. El esfuerzo creado por esta compresión inicial se llama componente constante o estática del esfuerzo. No es la misma que el esfuerzo medio. Mas adelante tendrá oportunidad de aplicar los subíndices de estas componentes a los esfuerzos cortantes, asi como los normales.

Se definen u emplean en conexión de los esfuerzos fluctuantes en las ecuaciones se emplean los símbolos σa y σm como las componentes del esfuerzo la ubicación bajo estudio lo anterior significa que en ausencia de una muesca σao y σmo inducidas por las cargas

Aunque cada límite independiente de resistencia a la fatiga está asociado a cada modo de carga y puede haber múltiples factores de concentración de esfuerzo, incluso uno para cada modo de carga, la solución tiende a ser más bien simple:

1. En el caso de la resistencia, utilizar el limite de fatiga completamente corregido en el caso de flexión (Sf con Kc = l), sin la intervención de Ke .

2. Aplicar los factores de concentración de esfuerzos "Kf" adecuados a las componentes alternantes de los esfuerzos: axiales, por torsión y por flexión.

3. Multiplicar cualquier componte del esfuerzo axial alternante por el factor l/Kc (ax) = 1/0.923 = 1.083.

4. Incluir los esfuerzos resultantes en un análisis por círculo de Mohr y determinar los esfuerzos principales.

5. Utilizando los resultados del paso 4, determinar el esfuerzo alternante de Von Mises o la variable de esfuerzo.

Este enfoque está basado en la hipótesis de que todas las componentes de esfuerzo son completamente invertidas y que siempre están en fase de tiempo entre sí, de modo que sus magnitudes sean aditivas.

BIBLIOGRAFIA

MECANICA DE MATERIALES, Robert W. Fitzgerald, ed. Alfahomega