Fundamentos de Cargas y Esfuerzos en Ingeniería de Materiales

Clases de Carga

Carga Estática

Se aplica gradualmente, desde cero hasta el valor máximo F, previa existencia de contacto. En la práctica, no es frecuente observar este tipo de carga, a no ser la carga permanente. A veces, por aproximación, se asimila a carga estática alguna que no lo sea.

Carga Dinámica

Es aquella que se aplica con velocidad sobre la pieza que la debe soportar. En este caso, la tensión producida es mayor que la de la carga estática, pues la energía cinética de la carga es absorbida elásticamente por la pieza, lo que origina un aumento de tensión en la misma. A veces, este aumento es mucho mayor que la propia tensión estática.

Tipos de Esfuerzo

Se denomina esfuerzo a los diversos tipos de acciones externas a que puede estar sometido un sólido. Todos los casos posibles quedan referidos a los siguientes tipos:

Tracción

Es un esfuerzo normal o perpendicular a la sección transversal del cuerpo, que tiende a alargar las fibras. Aparece en cables, cadenas, tornillos, etc.

Compresión

Se podría definir como una tracción negativa, ya que el sentido de la carga es tal que tiende a acortar las fibras de la pieza. Se presenta este esfuerzo en columnas de poca altura (en relación con su sección transversal), arandelas, cimentaciones, etc.

Cizalladura o Cortadura

Es el esfuerzo que soporta una pieza cuando sobre ella actúan fuerzas contrarias, situadas en dos planos contiguos, que tienden a hacer deslizar entre sí las secciones en las que actúan. El corte de una chapa en una cizalla es producido por este esfuerzo que, en este caso, tiene un valor superior a la tensión de rotura del material, lo que provoca el deslizamiento de las secciones.

Flexión

La fuerza actúa en dirección perpendicular al eje longitudinal de los cuerpos, cuando estos están apoyados o empotrados, tendiendo a doblarlos. En esta situación se originan, simultáneamente en la sección resistente, esfuerzos de tracción, que tienden a alargar unas fibras, y de compresión en otras, que tienden a acortarse.

Pandeo

Cuando sobre piezas o columnas cargadas axialmente a compresión, la sección transversal es pequeña en relación con su altura o longitud (de dichas piezas se dice que son esbeltas), se puede originar la flexión de la pieza. Por tanto, el pandeo es un esfuerzo combinado de compresión que origina flexión.

Torsión

Se presenta cuando las fuerzas o causas externas, como la retención cuando un árbol de transmisión está en movimiento, tienden a retorcer las piezas. Es un esfuerzo muy común y aparece en los árboles de todo tipo de máquinas.