7/21/2019 unidad 2 diseo mecanico

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE PUEBLA

INGENIERIA MECANICA

PERFIL PROFESIONAL DEL ING. MECANICO

ISLAS ROMERO JOSE JUAN

29.01.2015

METODOLOGIA LEAN

MARIA LIBIA ELENA SALGADO GARCIA

11:00 13:00 51 G

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2.1. CARGAS ESTTICAS.

Una carga esttica es una fuerza estacionaria o un par de torsin que se aplica a un elemento. Para serestacionaria, la fuerza o el par de torsin no deben cambiar su magnitud, ni el punto de o los puntos deaplicacin, ni de direccin. Una carga esttica produce tensin o compresin axial, una carga cortante, unacarga flexionante, una carga torsional o cualquier combinacin de estas. Para que se considere esttica, la

carga no pude cambiar de ninguna manera. La falla puede significar que una parte de un elemento se haseparado en dos o mas piezas; se ha distorsionado permanentemente, arruinando de esta de esta manera sugeometra; se ha degradado su confiabilidad; o se ha comprometido su funcin, por cualquier razn. uandoun dise!ador habla de falla puede referirse a cualquiera o todas estas posibilidades. Las fotografas siguientesilustran algunas fallas"

#e han propuesto $arios criterios tericos con el ob%eto de obtener una correlacin adecuada entre la $ida oduracin estimada del componente & la que realmente se logra en las condiciones de carga de ser$icio paraaplicaciones tanto en materiales frgiles como d'ctiles.

Para materiales d'ctiles se tienen (criterios de fluencia)"

a).* +eora del esfuerzo cortante mximo (riterio de fluencia de +resca).

b).* +eora de la energa de distorsin (on -ises*enc/&).

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Para materiales frgiles se tienen (criterios de fractura)"

c).* +eora del esfuerzo normal mximo (0an/ine).

d).* +eora de la friccin interna (oulomb*-ohr).

e).* +eora modificada de -ohr.

2.2. CONCENTRADORES DE ESFUERO.

Las causas de concentraciones de esfuerzos (llamadas tambi1n ele$adores de esfuerzos) son mu& $ariadas &numerosas. #e deben principalmente a acabados superficiales, inclusiones no metlicas & a otras causas.

Una concentracin de esfuerzos es cualquier condicin que causa que el esfuerzo local sea ma&or que elesfuerzo nominal. La geometra o forma del esp1cimen, es uno de los factores ms importantes quecontribu&en a la concentracin del esfuerzo con bases mu& racionales.

2n el caso de que no sea posible el uso de t1cnicas analticas, se usan m1todos experimentales(fotoelasticidad, extensmetros, recubrimientos frgiles), en los cuales se prueban elementos reales queproporcionan datos de mucha utilidad para el dise!o. 3ctualmente se contin'an los traba%os con el fin deobtener dichos factores para el caso de esfuerzos combinados. 3 continuacin podemos obser$ar en lasfiguras (4.5) & (4.4) como se distribu&en los esfuerzos"

6igura (4.5).* oncentracin de esfuerzos causada por un cambio repentino en la seccin trans$ersal.

6igura (4.4).* oncentracin de esfuerzos para una barra cargada en tensin & con un agu%ero.

2l factor de concentracin de esfuerzos est definido por la relacin"

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Los factores de concentracin de esfuerzos para diferentes condiciones de carga se muestran en las figuras(4.7 a 4.58).

#i todos los materiales fueran uniformemente homog1neos & estu$ieran libres sus superficies de ra&as omarcas, podra %ustificarse usar 9t :tal cual para el clculo de esfuerzos por fatiga, &a que 1ste dependesolamente de su geometra. #in embargo, los materiales no son homog1neos & en la superficie no estn libresde defectos.

Las pruebas de fatiga han demostrado que el factor terico de concentracin de esfuerzos raramente seobtiene (excepto para algunos aceros de alta resistencia). 2n su lugar se utiliza un $alor menor que 9t . Por lotanto es necesario definir un factor de concentracin de esfuerzos debido a la fatiga, designado por 9f.

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La sensibilidad de las muescas q tambi1n se puede definir a partir de la frmula de 9un* ardrath, en funcinde la constante de =euber a & del radio de la muesca r, ambos expresados en pulgadas.

alores de a se representan en la siguiente tabla para aceros"

+abla (4.5).* alores de a

La ecuacin (4.>) se representa grficamente en la siguiente figura para diferentes $alores de #ut de aceros.

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6igura (4.?).* 6actor de sensibilidad a las muescas q para los aceros.

6igura (4.7).* 6actor de concentracin de esfuerzos para un e%e con filete en tensin axial.

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6igura (4.@).* 6actor de concentracin de esfuerzos para un e%e con un filete en flexin.

6igura (4.A).* 6actor de concentracin de esfuerzos para un e%e con un filete en torsin.

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6igura (4.8).* 6actor de concentracin de esfuerzos para un e%e con una ranura en tensin axial.

6igura (4.>).* 6actor de concentracin de esfuerzos para un e%e con una ranura en flexin.

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6igura (4.B).* 6actor de concentracin de esfuerzos para un e%e con una ranura en torsin.

6igura (4.5C).* 6actor de concentracin de esfuerzos para un e%e con agu%ero trans$ersal en flexin.

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6igura (4.55).* 6actor de concentracin de esfuerzos para un e%e con un agu%ero trans$ersal en torsin.

6igura (4.54).* 6actor de concentracin de esfuerzos para una barra plana con un filete en tensin axial.

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6igura (4.5?).* 6actor de concentracin de esfuerzos para una barra plana con filete en flexin.

6igura (4.57).* 6actor de concentracin de esfuerzos para una barra plana con una muesca en tensin axial.

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6igura (4.5@).* 6actor de concentracin de esfuerzos para una barra plana con una muesca en flexin.

6igura (4.5A).* 6actor de concentracin de esfuerzos para una barra plana con un agu%ero trans$ersal entensin axial.

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6igura (4.58).* 6actor de concentracin de esfuerzos para una barra plana con un agu%ero

trans$ersal en flexin.

2.3 TEOR!A DEL ESFUERO CORTANTE M"IMO #TECM$.

2sta teora expresa que la falla en una pieza su%eta a un estado multiaxial de esfuerzos, ocurrir cuando elesfuerzo cortante mximo desarrollado en ella, iguale o exceda al esfuerzo cortante mximo correspondienteal momento de la falla en el ensa&o de tensin simple, efectuado con una probeta del mismo material.

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2n la figura (4.5B) podemos obser$ar el hexgono de la teora del esfuerzo cortante mximo en dosdimensiones inscrito dentro de la elipse de energa de distorsin.

6igura (4.5B).* 0epresentacin grfica de la teora del esfuerzo cortante mximo (+2-) Para un estado deesfuerzos biaxial.

2.% TEOR!A DE LA ENERG!A DE DISTORSI&N #TED$.

2sta teora postula que la falla es causada por la energa elstica asociada con la deformacin por cortante.2l esfuerzo cortante octa1drico esta dado por"

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La ecuacin (4.5?) describe una elipse, que al ser trazada sobre los e%es s 5 & s 4 aparece como se muestraen la figura (4.5>) que se indica a continuacin"

6igura (4.5>).* 0epresentacin grfica de la teora de la energa de distorsin (+2

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La figura (4.4C) muestra la en$ol$ente de falla en dos dimensiones para la teora del esfuerzo normal mximo.

6igura (4.4C).* 0epresentacin grfica de la teora del esfuerzo normal mximo (+2=-). Para un estado deesfuerzos biaxial.

2.'. TEOR!A DE COULOMB MO(R O DE LA TEOR!A DE LA FRICCI&N INTERNA #TFI$.

La teora del esfuerzo cortante mximo es difcil de aplicar a materiales frgiles, puesto que la resistencia a lacompresin es mucho ma&or que a la tensin. Una extensin lgica a la teora del esfuerzo cortante mximopara aplicarse a materiales frgiles, es separar las resistencias a la tensin & a la compresin, o en t1rminosmatemticos para esfuerzo plano son"

2.) TEOR!A MODIFICADA DE MO(R #TMM$.

2sta teora se origin a tra$1s de esfuerzos para a%ustar la informacin de prueba. Por medio de esta teora sepredice me%or el comportamiento de un material frgil, especialmente en el cuarto cuadrante & para esfuerzoplano se tiene"

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Las dos teoras anteriores se representan grficamente en la figura (4.45) que se indica a continuacin"

6igura (4.45).* +eora de la friccin interna & teora modificada de -ohr para la prediccin de falla demateriales frgiles.