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Unidad 2 Diseño Mecanico

Descripción: De la materia de diseño mecánico 1 para ingeniería mecánica.

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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 2.1. CARGAS ESTÁTICAS. Una carga estática es una fuerza estacionaria o un par de torsión que se aplica a un elemento. Para ser estacionaria, la fuerza o el par de torsión no deben cambiar su magnitud, ni el punto de o los puntos de aplicación, ni de dirección. Una carga estática produce tensión o compresión axial, una carga cortante, una carga flexionante, una carga torsional o cualquier combinación de estas. Para que se considere estática, la carga no pude cambiar de ninguna manera. La falla puede significar que una parte de un elemento se ha separado en dos o mas piezas; se ha distorsionado permanentemente, arruinando de esta de esta manera su geometría; se ha degradado su confiabilidad; o se ha comprometido su función, por cualquier razón. uando un dise!ador habla de falla puede referirse a cualquiera o todas estas posibilidades. Las fotografías siguientes ilustran algunas fallas" #e han propuesto $arios criterios teóricos con el ob%eto de obtener una correlación adecuada entre la $ida o duración estimada del componente & la que realmente se logra en las condiciones de carga de ser$icio para aplicaciones tanto en materiales frágiles como d'ctiles. Para materiales d'ctiles se tienen (criterios de fluencia)" a).* +eoría +eoría del esfuerzo cortante máximo (riterio de fluencia de +resca). b).* +eoría +eoría de la energía de distorsión (on -ises*enc/&). Para materiales frágiles se tienen (criterios de fractura)" c).* +eoría +eoría del esfuerzo normal máximo (0an/ine). d).* +eoría +eoría de la fricción interna (oulomb*-ohr). e).* +eoría modificada de -ohr. 2.2. CONCENTRADORES DE ESFUERO. Las causas de concentraciones de esfuerzos (llamadas tambi1n ele$adores de esfuerzos) son mu& $ariadas & numerosas. #e deben principalmente a acabados superficiales, inclusiones no metálicas & a otras causas. Una concentración de esfuerzos es cualquier condición que causa que el esfuerzo local sea ma&or que el esfuerzo nominal. La geometría o forma del esp1cimen, es uno de los factores más importantes que contribu&en a la concentración del esfuerzo con bases mu& racionales. 2n el caso caso de que que no sea sea posi posibl blee el uso uso de t1cn t1cnic icas as anal analít ític icas as,, se usan usan m1to m1todos dos expe experi rime ment ntal ales es (fotoelasticidad, extensómetros, recubrimientos frágiles), en los cuales se prueban elementos reales que proporcionan datos de mucha utilidad para el dise!o. 3ctualmente se contin'an los traba%os con el fin de obtener dichos factores para el caso de esfuerzos combinados. 3 continuación podemos obser$ar en las figuras (4.5) & (4.4) como se distribu&en los esfuerzos" 6igura (4.5).* oncentración de esfuerzos causada por un cambio repentino en la sección trans$ersal. 6igura (4.4).* oncentración de esfuerzos para una barra cargada en tensión & con un agu%ero. 2l factor de concentración de esfuerzos está definido por la relación" Los factores de concentración de esfuerzos para diferentes condiciones de carga se muestran en las figuras (4.7 a 4.58). #i todos los materiales fueran uniformemente homog1neos & estu$ieran libres sus superficies de ra&as o marcas, podría %ustificarse usar 9t :tal cual para el cálculo de esfuerzos por fatiga, &a que 1ste depende solamente de su geometría. #in embargo, los materiales no son homog1neos & en la superficie no están libres de defectos.  Las pruebas de fatiga han demostrado que el factor teórico de concentración de esfuerzos raramente se obtiene (excepto para algunos aceros de alta resistencia). 2n su lugar se utiliza un $alor menor que 9t . Por lo tanto es necesario definir un factor de concentración de esfuerzos debido a la fatiga, designado por 9f. ) se representa gráficamente en la siguiente figura para diferentes $alores de #ut de aceros. 6igura (4.?).* 6actor de sensibilidad a las muescas q para los aceros. 6igura (4.7).* 6actor de concentración de esfuerzos para un e%e con filete en tensión axial. 6igura ([email protected]).* 6actor de concentración de esfuerzos para un e%e con un filete en flexión. 6igura (4.A).* 6actor de concentración de esfuerzos para un e%e con un filete en torsión. 6igura (4.8).* 6actor de concentración de esfuerzos para un e%e con una ranura en tensión axial. 6igura (4.>).* 6actor de concentración de esfuerzos para un e%e con una ranura en flexión. 6igura (4.B).* 6actor de concentración de esfuerzos para un e%e con una ranura en torsión. 6igura (4.5C).* 6actor de concentración de esfuerzos para un e%e con agu%ero trans$ersal en flexión. 6igura (4.55).* 6actor de concentración de esfuerzos para un e%e con un agu%ero trans$ersal en torsión. 6igura (4.54).* 6actor de concentración de esfuerzos para una barra plana con un filete en tensión axial. 6igura (4.5?).* 6actor de concentración de esfuerzos para una barra plana con filete en flexión. 6igura (4.57).* 6actor de concentración de esfuerzos para una barra plana con una muesca en tensión axial. 6igura ([email protected]).* 6actor de concentración de esfuerzos para una barra plana con una muesca en flexión. 6igura (4.5A).* 6actor de concentración de esfuerzos para una barra plana con un agu%ero trans$ersal en tensión axial. 6igura (4.58).* 6actor de concentración de esfuerzos para una barra plana con un agu%ero trans$ersal en flexión. 2.3 TEOR!A DEL ESFUERO CORTANTE MÁ"IMO #TECM$. 2sta teoría teoría expresa que la falla en una pieza su%eta a un estado multiaxial multiaxial de esfuerzos, ocurrirá ocurrirá cuando el esfuerzo cortante máximo desarrollado en ella, iguale o exceda al esfuerzo cortante máximo correspondiente al momento de la falla en el ensa&o de tensión simple, efectuado con una probeta del mismo material. 2n la figura (4.5B) podemos obser$ar el hexágono de la teoría del esfuerzo cortante máximo en dos dimensiones inscrito dentro de la elipse de energía de distorsión. 6igura (4.5B).* 0epresentación gráfica de la teoría del esfuerzo cortante máximo (+2-) Para un estado de esfuerzos biaxial. 2.% TEOR!A DE LA ENERG!A DE DISTORSI&N #TED$. 2sta teoría postula que la falla es causada por la energía elástica asociada con la deformación por cortante. 2l esfuerzo cortante octa1drico esta dado por"  La ecuación (4.5?) describe una elipse, que al ser trazada sobre los e%es s 5 & s 4 aparece como se muestra en la figura (4.5>) que se indica a continuación"  6igura (4.5>).* 0epresentación gráfica de la teoría de la energía de distorsión (+2<) para un 2stado de esfuerzos biaxial. 2.5 TEOR!A DEL ESFUERO NORMAL MÁ"IMO #TENM$. 2n esta teoría se estipula que un elemento su%eto a cualquier combinación de cargas fallará cuando el esfuerzo principal positi$o ma&or exceda la resistencia de fluencia a la tensión, o cuando el esfuerzo principal negati negati$o $o ma&or ma&or exceda exceda la resist resistenc encia ia de fluenc fluencia ia a la compre compresió sión. n.