REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN PORLAMAR

Área: Elemento de maquina

alumno:

Kisbel Carmona

Profesor:

Julián Carneiro

Sección : S1

Elemento de maquina

EL ESFUERZO

CONCEPTO DE ESFUERZO Y DEFORMACIÓNEsfuerzo: En física e ingeniería, se denomina tensión mecánica al valor de la distribución de fuerza por unidad de área en el entorno de un punto material dentro de un cuerpo material o medio continuo. Un caso particular es el de tensión uniaxial. A la que se le llama también Esfuerzo simple, es la fuerza por unidad de área que soporta un material, que se denota con la σ .σ = Esfuerzo o fuerza por unidad de área (valor medio).P =Carga aplicada.

A = Área de sección transversa

1.-A = Área de sección transversal..

La expresión σ = P/A representa el esfuerzo promedio en toda la sección transversal “A”Es decir que en la sección transversal A existen puntos en donde el esfuerzo σ es mayor y existen puntos en donde el esfuerzo σ es menor. Siendo las unidades [Pa] (pascal = [N/m²]), [MPa] = 106 [Pa] (y también [kp/cm²]).La situación anterior puede extenderse a situaciones más complicadas con fuerzas no distribuidas uniformemente en el interior de un cuerpo de geometría más o menos compleja. En ese caso la tensión mecánica no puede ser representada por un escalar. Considerando la figura de la izquierda tenemos: σ es constante en todos los puntos de la sección transversal. Entonces, una expresión más exacta del esfuerzo en cualquier punto de la sección A sería:σ = dP/Da

DeformaciónEs el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a la aplicación de una

o más fuerzas sobre el mismo o la ocurrencia de dilatación térmica. La magnitud más simple para medir la deformación es lo que en ingeniería se llama deformación axial o deformación unitaria

Se define como el cambio de longitud por unidad de longitud:

Donde es la longitud inicial de la zona en estudio y

la longitud final o deformada. Es útil para expresar los cambios de longitud de un cable o un prisma mecánico. La Deformación Unitaria se obtiene dividiendo el cambio en la longitud = L – Lo entre la longitud inicial.

L −Loε = Loδ= deformación total: L – L0

Ensayos de tracción:

Para conocer las cargas que pueden soportar los materiales, se efectúan ensayos para medir su comportamiento en distintas situaciones. El ensayo destructivo más importante es el ensayo de tracción, en donde se coloca una probeta en una máquina de ensayo consistente de dos mordazas, una fija y otra móvil. Se procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza móvil.

Ensayos de tracción:

Para conocer las cargas que pueden soportar los materiales, se efectúan ensayos para medir su comportamiento en distintas situaciones. El ensayo destructivo más importante es el ensayo de tracción, en donde se coloca una probeta en una máquina de ensayo consistente de dos mordazas, una fija y otra móvil. Se procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza móvil.

Muestra la forma de la probeta al inicio, al momento de llegar a la carga máxima y luego de la ruptura.

Para expresar la resistencia en términos independientes del tamaño de la probeta, se dividen las cargas por la sección transversal inicial.

Medidas de la deformación

La magnitud más simple para medir la deformación es lo que en ingeniería se llama deformación axial o deformación unitaria se define como el cambio de longitud por unidad de longitud: Donde: es la longitud inicial de la zona en estudio y la longitud final o deformada. Es útil para expresar los cambios de longitud de un cable o un prisma mecánico.

Deformación plásticaModo de deformación en que el material no regresa a su forma original después de retirar la carga aplicada. Esto sucede porque en la deformación plástica el material experimenta cambios termodinámicos irreversibles y adquiere mayor energía potencial elástico

La deformación plástica es lo contrario a la deformación reversible. Cuando un material está en tensión, sus dimensiones varían. Por ejemplo, la tracción causará un aumento de longitud. El cambio dimensional provocado por las tensiones sede nomina deformación.

En el comportamiento elástico, la deformación producida en un material al someterle a tensión cesa totalmente, recuperándose el estado inicial al cesar la tensión actuante. Muchos materiales poseen un límite elástico determinado y cuando se someten a tensión se deforman elásticamente hasta ese límite. Más allá de este punto la deformación originada no es directamente proporcional a la tensión aplicada, y también ocurre que esta deformación no es totalmente recuperable. Si cesa la tensión, el material quedará en estado de deformación permanente o plástica.

Relación Esfuerzo – Deformación

La mejor explicación de las relaciones entre esfuerzo y deformación la formuló Datsko. Este investigador describe la región plástica del diagrama esfuerzo-deformación con valores reales mediante la ecuación:

Dónde: σ = esfuerzo realσo= coeficiente de resistencia o coeficiente de

endurecimiento por deformaciónЄ = deformación plástica realm= exponente para el endurecimiento por deformación

Relación Esfuerzo – Deformación

La mejor explicación de las relaciones entre esfuerzo y deformación la formuló Datsko. Este investigador describe la región plástica del diagrama esfuerzo-deformación con valores reales mediante la ecuación:

Dónde: σ = esfuerzo realσo= coeficiente de resistencia o coeficiente de

endurecimiento por deformaciónЄ = deformación plástica realm= exponente para el endurecimiento por deformación

CARGA AXIAL. ESFUERZO NORMAL

La fuerza por unidad de área, o la intensidad de las fuerzas distribuidas a través de una sección dada, se llama esfuerzo sobre esa sección y se representa con la letra griega o (sigma). El esfuerzo en un elemento con área transversal A sometido a una carga axial P (figura 1.8) se obtiene, por lo tanto, al dividir la magnitud P de la carga entre el área A:

ESFUERZO CORTANTELas fuerzas internas y sus correspondientes esfuerzos estudiados anteriormente eran normales a la sección considerada. Un tipo muy diferente de esfuerzo se obtiene cuando se aplican fuerzas transversales P y P' de un elemento AB (figura 1.15). Al efectuar un corte en C entre los puntos de aplicación de las dos fuerzas (figura 1.16a), obtenemos el diagrama de la ecuación AC que se muestra en la figura 1.16b. Se concluye que deben existir fuerzas internas en el plano de la sección, y que su resultante es igual a P. Estas fuerzas internas elementales se conocen corno fuerzas cortantes, y la magnitud P de su resultante es el cortante en la sección. Al dividir el cortante P en el área A de la sección transversal, se obtiene el esfuerzo cortante promedio en la sección. Representando el esfuerzo cortante con la letra griega τ (tau), se escribe:

Los esfuerzos cortantes se encuentran comúnmente en pernos, pasadores y remaches utilizados para

conectar diversos elementos estructurales y componentes de máquinas (figura 1.17). Considere dos

placas A y B conectadas por un perno CD (figura 1.18). Si a las placas se les somete a fuerzas de

tensión de magnitud F, se desarrollarán esfuerzos en la sección del perno que corresponde al plano EE’,

al dibujar los diagramas del perno y de la

porción localizada por encima del plano EE’ (figura 1.19), se concluye que el cortante P en la sección es

igual a F. Se obtiene el esfuerzo cortante P = F

entre el área A de la sección transversal:

Torsión Es el efecto producido por aplicar fuerzas paralelas de igual magnitud pero en sentido opuesto en el mismo sólido. Ejemplo: cuando se exprime un coleto, al girar la perilla de una puerta, el movimiento transmitido por el volante al árbol de levas, al apretar un tornillo, etc

Características: El estudio general de la torsión es complicado porque bajo ese tipo de solicitación la sección transversal de una pieza en general se caracteriza por dos fenómenos

Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección transversal.Cuando las tensiones anteriores no están distribuidas adecuadamente, cosa que sucede siempre a menos que la sección tenga simetría circular, aparecen alabeos seccionales que hacen que las secciones transversales deformadas no sean planas.

Resortes de Torsión Los resortes de torsión están diseñados para ofrecer resistencia a la torsión externa. La torsión se refiere a la acción torsional de las espiras. Si bien el alambre en sí está sujeto a esfuerzos de plegado en vez de esfuerzos torsionales, los resortes de torsión operan a su máximo cuando se apoyan sobre una vara o tubo. Este tipo de resorte se compone más comúnmente de alambre redondo, puede ser de enrollado cerrado o abierto y por lo general está diseñado para enroscarse. Los extremos pueden estar doblados, torcidos, enganchados o en argolla de acuerdo con la aplicación. Un tipo especial de resorte de torsión es el resorte de torsión doble, que consiste en una sección de espiras derecha y otra izquierda, conectadas y trabajando en paralelo. Las aplicaciones típicas incluyen las ratoneras y tablillas de sujetapapeles, en las cuales la torsión se aplica desde dos direcciones.

Las fuerzas de torsión son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse sobre su eje central. Están sometidos a esfuerzos de torsión los ejes, las manivelas y los cigüeñales.

ejercicio resuelto. ejemplo de torsión: Ejemplo: Si la placa se fija desde el punto O, encontrar el torsión neto de las fuerzas dadas.

Si la placa de triángulo dado se fija desde el punto O y puede girar alrededor de este punto, encontrar el torsión total aplicado por las fuerzas dadas.

Ejercicios

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