REALIZADO POR:

Ricoveri Kamila.

ASIGNATURA:

Elementos de Maquinas.

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Se define aquí como la intensidad de las fuerzascomponentes internas distribuidas que resisten uncambio en la forma de un cuerpo.

Es la intensidad de las fuerzas internas que actúansobre un plano dado y es la respuesta que ofrece elmaterial a las cargas aplicadas.

El esfuerzo se define en términos de fuerza porunidad de área.

Existen Varias clases de esfuerzos.

El esfuerzo se computa sobre la base de las dimensiones delcorte transversal de una pieza antes de la aplicación de lacarga, que usualmente se llaman dimensiones originales.

El esfuerzo normal (esfuerzo axil o axial) esel esfuerzo interno o resultante de las tensionesperpendiculares (normales) a la sección transversalde un prisma mecánico. Este tipo de solicitaciónformado por tensiones paralelas está directamenteasociado a la tensión normal.

Carga Axial. Es aquella que actúa a través del eje delcuerpo y puede actuar a:

- Tensión.

- Compresión.

Esta carga produce un esfuerzo normal ( σ ) y unadeformación (δ).

Es todo cambio en sus dimensiones que sufre un cuerpo bajo efectos externos.

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 entre dos secciones especificadas.

Tanto para la deformación unitaria como para el tensordeformación se puede descomponer el valor de la deformación en:

Deformación plástica, irreversible o permanente. Modo dedeformación en que el material no regresa a su forma original despuésde retirar la carga aplicada. Esto sucede porque, en la deformaciónplástica, el material experimenta cambios termodinámicosirreversibles al adquirir mayor energía potencial elástica. Ladeformación plástica es lo contrario a la deformación reversible.

Deformación elástica, reversible o no permanente, el cuerpo recuperasu forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. Eneste tipo de deformación, el sólido, al variar su estado tensional yaumentar su energía interna en forma de energía potencial elástica,solo pasa por cambios termodinámicos reversibles.

Gráfico del esfuerzo como una función de ladeformación. Puede construirse a partir de los datosobtenidos en cualquier ensayo mecánico en el que seaplica carga a un material, y las mediciones continuas deesfuerzo y de formación se realizan simultáneamente. Seconstruye para ensayos de compresión, tensión ytorsión.

Hooke estableció la ley fundamental que relaciona la fuerzaaplicada y la deformación producida. Para una deformaciónunidimensional, la Ley de Hooke se puede expresarmatemáticamente así:

F = - kX

• K es la constante de proporcionalidad o de elasticidad.• es la deformación, esto es, lo que se ha comprimido o estirado a

partir del estado que no tiene deformación. Se conoce también como el alargamiento de su posición de equilibrio.

• es la fuerza resistente del sólido.• El signo ( - ) en la ecuación se debe a la fuerza restauradora que

tiene sentido contrario al desplazamiento. La fuerza se opone o se resiste a la deformación.

• Las unidades son: Newton/metro (New/m) – Libras/pies (Lb/p).

La ley de fuerza para el resorte es la Ley de Hooke.Conforme el resorte está estirado (o comprimido) cada vez más, lafuerza de restauración del resorte se hace más grande y es necesarioaplicar una fuerza mayor. Se encuentra que la fuerza aplicada F esdirectamente proporcional al desplazamiento o al cambio de longituddel resorte.

Esta ley comprende numerosas disciplinas, siendo utilizadaen ingeniería y construcción, así como en la ciencia de los materiales.Ante el temor de que alguien se apoderara de su descubrimiento.

La fatiga de materiales se refiere a un fenómeno por el cualla rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas seproduce más fácilmente que con cargas estáticas. Aunquees un fenómeno que, sin definición formal, era reconocidodesde la antigüedad, este comportamiento no fue deinterés real hasta la Revolución Industrial, cuando, amediados del siglo XIX comenzaron a producir las fuerzasnecesarias para provocar la rotura con cargas dinámicas sonmuy inferiores a las necesarias en el caso estático; y adesarrollar métodos de cálculo para el diseño de piezasconfiables.

CURVA S-N

Estas curvas se obtienen a través de una serie de ensayos donde

una probeta del material se somete a tensiones cíclicas con unaamplitud máxima relativamente grande (aproximadamente 2/3 de laresistencia estática a tracción). Se cuentan los ciclos hasta rotura. Esteprocedimiento se repite en otras probetas a amplitudes máximasdecrecientes.

Los resultados se representan en un diagrama de tensión, S,frente al logaritmo del número N de ciclos hasta la roturapara cada una de las probetas. Los valores de Se tomannormalmente como amplitudes de la tensión.

Se pueden obtener dos tipos de curvas S-N. A mayortensión, menor número de ciclos hasta rotura. En algunasaleaciones férreas y en aleaciones de titanio, la curva S-N sehace horizontal para valores grandes de N, es decir, existeuna tensión límite, denominada límite de fatiga, por debajodel cual la rotura por fatiga no ocurrirá.

La rigidez es la capacidad de un elemento estructural parasoportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones y/odesplazamientos.

Los coeficientes de rigidez son magnitudes físicas quecuantifican la rigidez de un elemento resistente bajodiversas configuraciones de carga. Normalmente lasrigideces se calculan como la razón entre una fuerzaaplicada y el desplazamiento obtenido por la aplicación deesa fuerza.

Rigidez Axial.

La rigidez axial de un prisma o barra recta, como por ejemplo una viga o un pilar es una medida de su capacidad para resistir intentos de alargamiento o acortamiento por la aplicación de cargas según su eje. En este caso la rigidez depende sólo del área de la sección transversal (A), el módulo de Young del material de la barra (E) y la longitud.

Rigidez flexiona.

La rigidez flexional de una barra recta es la relación entre el momento flector aplicado en uno de sus extremos y el ángulo girado por ese extremo al deformarse cuando la barra está empotrada en el otro extremo. Para barras rectas de sección uniforme existen dos coeficientes de rigidez según el momento flector esté dirigido según una u otra dirección principal de inercia.

Rigidez torsional.

La rigidez torsional en una barra recta de sección uniforme es la relación entre el momento torsor aplicado en uno de sus extremos y el ángulo girado por este extremo, al mantener fijo el extremo opuesto de la barra.

Rigidez frente a cortante.La rigidez frente a cortante es la relación entre los desplazamientos verticales de un extremo de un viga y el esfuerzo cortante aplicado en los extremos para provocar dicho desplazamiento. En barras rectas de sección uniforme existen dos coeficientes de rigidez según cada una de las direcciones principales:

Rigidez mixta flexión-cortante.En general debido a las características peculiares dela flexión cuando el momento flector no es constante sobre unataza prismática aparecen también esfuerzos cortantes, eso haceal aplicar esfuerzos de flexión aparezcan desplazamientosverticales y viceversa, cuando se fuerzas desplazamientosverticales aparecen esfuerzos de flexión. Para representaradecuadamente los desplazamientos lineales inducidos por laflexión, y los giros angulares inducidos por el cortante.

Se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elementoestructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal.El término "alargado" se aplica cuando una dimensión es dominantefrente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que están diseñadaspara trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el concepto deflexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas oláminas.

El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. El esfuerzo que provoca la flexión se denomina momento flector.

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 la dos curvas. En lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de él.

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:

1-Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección transversal.

2-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.

Diagrama momentos torsores.

Al aplicar las ecuaciones de la estática, en el empotramiento se producirá un momento torsor igual y de sentido contrario a T.

Si cortamos el eje por 1-1 y nos quedamos con la parte de abajo, para que este trozo de eje este en equilibrio, en la sección 1-1 debe existir un momento torsor igual y de sentido contrario. Por tanto en cualquier sección de este eje existe un momento torsor T.

El módulo de torsión o momento de torsión (o inercia torsional)es una propiedad geométrica de la sección transversal deuna viga o prisma mecánico que relaciona la magnituddel momento torsor con las tensiones tangenciales sobre lasección transversal. Dicho módulo se designa por J y aparece enlas ecuaciones que relacionan las tensiones tangencialesasociadas, el momento torsor (Mx) y la función del alabeounitario (ω).

Se denomina momento torsor a la componente paralela al ejelongitudinal del momento de fuerza resultante de unadistribución de tensiones sobre una sección transversaldel prisma mecánico.

El momento torsor puede aparecer cuando se someten estoselementos a la acción de un momento de fuerza o torque paraleloal eje del prisma o cuando otro prisma mecánico perpendicularque está flexionado interseca al prisma mecánico original.