INSTITUTO POLITECNICO “SANTIAGO MARIÑO “

CARRERA: INGENIERIA DE MANTENIMIENTO MECANICO

ASIGNATURA: ELEMENTOS DE MAQUINA

PROFESOR: JULIAN CARNEIRO

CAPITULO I, II, III

REALIZADO POR:

RICARDO NUÑEZ

C.I. 18.487.829

14/06/20014

INTRODUCCCION

La mecánica describe y predice condiciones de reposo o movimiento de los cuerpos bajo la

acción de fuerzas.

La Resistencia de los materiales viene siendo la disciplina que estudia las demandas

internas y las deformaciones producto del esfuerzo que debe resistir un cuerpo sometido a

cargas exteriores.

La elección adecuada de un material para una aplicación concreta no es una tarea fácil.

Exige un gran conocimiento de las propiedades de un elevado número de materiales, el tipo

de esfuerzos a que pueden estar sometidos y cómo se deben diseñar las piezas del conjunto

para que resistan mejor esos esfuerzos.

Los ingenieros y diseñadores deberán tener un profundo conocimiento sobre las

propiedades de los distintos materiales que puedan emplear para la fabricación de objetos.

De esta manera, en un momento determinado, sabrán elegir mejor cuál es el material idóneo

para una aplicación concreta.

.

ALGUNAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Propiedades mecánicas: Estan relacionadas con la forma en que reaccionan los materiales

cuando actúan fuerzas sobre ellos las más importantes son:

Elasticidad: Capacidad que tienen algunos materiales para recuperar su forma , una vez que

ha desaparecido la fuerza que los deformaba.

Plasticidad: Habilidad de un material para conservar su nueva forma una vez deformado, es

opuesto a la elasticidad.

Ductilidad: Es la capacidad que tiene un material para estirarse en hilos (por ejem. Cobre,

oro, aluminio, etc).

Maleabilidad: Aptitud de un material para extender en laminas sin romperse (por ejem.

Aluminio, oro, etc.)

ESFUERZO, DEFORMACION, FLEXION, FATIGA Y TORSION

El esfuerzo es la intensidad de las fuerzas componentes internas distribuidas que resisten un

cambio en la forma de un cuerpo.

ESFUERZOS FISICOS A LOS QUE PUEDEN SOMETERSE LOS MATERIALES

Cuando una fuerza actúa sobre un objeto, tiende a deformarlo, la deformación dependerá de

la dirección, sentido y punto de aplicación donde este colocada esa fuerza.

Los distintos tipos de esfuerzos a que pueden estar sometidos los cuerpos,

independientemente de su material y forma son: tracción, comprensión, flexión, cortadura y

pandeo.

Tracción: Es la fuerza que tiende a alargar el objeto y actúa de manera perpendicular a la

superficie que lo sujeta.

Comprensión: Es la fuerza que tiende a acortar el objeto, actua perpendicularmente a la

superficie que la sujeta.

Flexión: Es la fuerza paralela a la superficie de fijación y tiende a curvar el objeto.

Flexión en vigas y arcos.

Las vigas o arcos son elementos estructurales pensados para trabajar predominantemente en

flexión. Geométricamente son prismas mecánicos cuya rigidez depende, entre otras cosas,

del momento de inercia de la sección transversal de las vigas. Existen dos hipótesis

cinemáticas comunes para representar la flexión de vigas y arcos:

La hipótesis de Navier-Euler-Bernouilli. En ella las secciones transversales al eje

baricéntrico se consideran en primera aproximación indeformables y se mantienen

perpendiculares al mismo (que se curva) tras la deformación.

La hipótesis de Timoshenko. En esta hipótesis se admite que las secciones transversales

perpendiculares al eje baricéntrico pasen a formar un ángulo con ese eje baricéntrico por

efecto del esfuerzo cortante.

Cortadura: Es la fuerza paralela a la superficie que se rompe y pasa por ella.

Pandeo: Es similar a la comprensión, pero se da en objetos con poca sección y gran

longitud.

DEFORMACION

La deformación se define como el cambio de forma de un cuerpo, el cual se debe al

esfuerzo, al cambio térmico, al cambio de humedad o a otras causas.

En conjunción con el esfuerzo directo, la deformación se supone como un cambio lineal y

se mide en unidades de longitud. En los ensayos de torsión se acostumbra medir la

deformación cómo un ángulo de torsión (en ocasiones llamados detrusión) entre dos

secciones especificadas.

CURVA ESFUERZO DEFORMACION

La relación entre el estado de esfuerzos, inducido en un material por la aplicación de una

fuerza, y la deformación e que produce se puede representar gráficamente.

TIPOS DE DEFORMACION

ELASTICIDAD

La elasticidad es aquella propiedad de un material por virtud de la cual las deformaciones

causadas por el esfuerzo desaparecen al removérsele.

Deformación elástica:

Capacidad de deformar no permanentemente, al retirar el esfuerzo vuelve a sus

dimensiones originales, números de deformaciones limitadas, medida cuantitativa.

Deformación plástica:

Átomos no recuperan si posición original. Se usa para la capacidad de deformación elástica

o plástica sin que ocurra la ruptura.

LA FATIGA

La fatiga de los materiales se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales

bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas

SEÑALES DE FATIGA EN LOS MATERIALES

Se originan en áreas discontinuas como orificios, transiciones de sección ,chavetas, cuellos,

secciones delgadas.

CARACTERISTICAS DE LA FATIGA

1- Las fuerzas necesarias para provocar la rotura son muy inferiores a las necesarias en

el caso estático.

2- Existe un indicio por debajo del cual las probetas no se rompen.

3- El material es sometido a esfuerzos repetidos. Probeta de viga giratoria.

4- Ciclos: cantidad de giros que se realiza a la probeta con aplicación de carga.

ENSAYOS DE FATIGA

Mide la resistencia de un material a la falla cuando se aplica repetidamente un

esfuerzo inferior al punto de fluencia.

1- Por lo general el ensayo se repite con idénticas probetas y varias cargas fluctuantes.

2- Las cargas se pueden aplicar axialmente en torsión o en flexión.

3- Carga aplicada debe generar un esfuerzo cercano a la resistencia última del material.

4- La carga se disminuye a medida que aumenta los ciclos.

RESISTENCIA A LA FATIGA

1. En ciclos bajos se es muy cercano a la SUT y es factible realizar pruebas.

2. En ciclos altos se utiliza la ecuación de la recta sf= aNb

3. Los factores a y b dependen de la SUT y del Se a= (o,95)2/ Sc b=-1/3log 0,95/Sc

TORSION

En ingeniería, torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre

el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o,

en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es

posible encontrarla en situaciones diversas.

La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva paralela al eje de la pieza

deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por las dos curvas. En lugar de eso

una curva paralela al eje se retuerce alrededor de él (ver torsión geométrica).

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:

TORSION RECTA DE COULUMB

La teoría de Coulomb es aplicable a ejes de transmisión de potencia macizos o huecos,

debido a la simetría circular de la sección no pueden existir alabeos diferenciales sobre la

sección. De acuerdo con la teoría de Coulomb la torsión genera una tensión cortante el cual

se calcula mediante la fórmula:

Tp= T/Jp

Donde:

Tp =: Esfuerzo cortante a la distancia .

T = Momento torsor total que actúa sobre la sección.

P= distancia desde el centro geométrico de la sección hasta el punto donde se está

calculando la tensión cortante.

J = Módulo de torsión.

Esta ecuación se asienta en la hipótesis cinemática de Coulomb sobre cómo se deforma una

pieza prismática con simetría de revolución, es decir, es una teoría aplicable sólo a

elementos sección circular o circular hueca

Torsión no recta: Teoría de Saint-Venant

Para una barra recta de sección no circular además del giro relativo aparecerá un pequeño

alabeo que requiere una hipótesis cinemática más complicada. Para representar la

deformación se puede tomar un sistema de ejes en el que X coincida con el eje de la viga y

entonces el vector de desplazamientos de un punto de coordenadas (x, y, z) viene dado en la

hipótesis cinemática de Saint-Venant por:

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