Resistencia de Materiales: Esfuerzo Residual, Fatiga y Engranajes

Esfuerzo Residual

Se superponen de manera conjunta una carga (positiva) acción de cargar con una carga (negativa) acción de descargar. La acción de cargas OAC resulta una distribución plástica del esfuerzo, mientras que la acción de descargar a lo largo de CD, resulta una distribución elástica del esfuerzo.

El factor de concentración de esfuerzos (k): ¿qué es y de qué depende?

Es un factor multiplicativo por medio del cual se calcula el esfuerzo real en un punto cuando se aplica una carga estática. Depende del material.

Un material es sometido a una carga axial que le provoca una deformación permanente, luego es descargada. Explicar mediante un diagrama de esfuerzo-deformación unitaria las variaciones de las propiedades mecánicas del material.

Si un material se carga hasta su zona plástica y luego es descargado, la deformación elástica se recupera cuando el material retorna a su estado de equilibrio; sin embargo, la deformación plástica permanece, y como resultado la pieza queda sujeta a una deformación permanente.

Este comportamiento se puede mostrar en un diagrama como se muestra en la figura.

El material es cargado más allá de su punto de fluencia (A) hasta el punto (A'). El material se endurece o aumenta su resistencia, pero se puede apreciar que su módulo de elasticidad (E) es el mismo, pues la pendiente O’A’/OA.

Si se vuelve a cargar la pieza para que ocurra nuevamente fluencia en el punto A' se necesita mayor esfuerzo, es decir, aumenta la fluencia del material, pero la deformación permanente es A’B’ es menor, es decir que disminuye la fluencia del material, y se mantiene constante su módulo de elasticidad.

Un material elastoplástico. ¿Cuál es el máximo esfuerzo que puede soportar?

El máximo esfuerzo admisible por el material elastoplástico es el esfuerzo último .

Definir el factor de reducción de la resistencia a la fatiga.

Criterios de diseño para falla estática:

• Criterio de esfuerzo máximo de tracción.
• Criterio esfuerzo cortante máximo.
• Criterio de diseño en el espacio.

¿Qué es fatiga?, ¿falla por fatiga?, ¿características?

Fatiga: es un proceso de daño que se produce en los elementos mecánicos cuando se someten a cargas variables.

Falla por Fatiga: ocurre cuando el material se deforma o cede bajo la aplicación de cargas dinámicas.

Características: fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas.

Sensibilidad por ranura (q) ¿qué es?, ¿de qué depende?

Indica el efecto de la ranura sobre la resistencia a la fatiga de una componente de máquina cuando se somete a una carga cíclica.

Elementos cargados estáticamente indeterminados: Principio de superposición.

Se utiliza normalmente en piezas sometidas a un estado de carga complicado; entonces se divide la carga en componentes y se analiza la acción de cada carga en particular si las otras y luego se superponen los efectos.

Completar

a - los engranajes conjugados tiene el mismo paso circunferencial y el mismo módulo.

b - la rigidez o constante elástica de un resorte helicoidal depende de la rigidez del material del resorte, el diámetro y el número de espiras.

c - el factor de concentración de esfuerzos es independiente de las propiedades del material de la barra y depende solo de la geometría y del tipo de discontinuidad.

d - la máxima carga de un material elastoplástico se llama carga plástica.

e - el paso de un engranaje se mide sobre la circunferencia primitiva.

Verdadero o Falso

1. El círculo primitivo de un engranaje es un círculo generador.
2. La rigidez o constante elástica de un resorte helicoidal depende del número de espiras, diámetro y el material del resorte.
3. El módulo de un engranaje representa la altura de la cabeza del diente
4. Los engranajes helicoidales la transmisión de potencia lo hace con más eficiencia y menor ruido con respecto a los engranajes rectos.
5. El paso de un engranaje se mide sobre la circunferencia primitiva.
6. Los materiales no ferrosos PUEDEN OBEDECER límite de resistencia a la FATIGA EN FLEXIÓN Y TORSIÓN.
7. En un mismo material el límite de resistencia a la fatiga depende de EL ACABAMIENTO DE LA PIEZA.
8. La sensibilidad por ranura indica EL EFECTO DE LA RANURA SOBRE LA RESISTENCIA A LA FATIGA EN UN COMPONENTE DE MÁQUINA, cuando se le somete una carga cíclica.
9. La máxima carga que un material de comportamiento elástico perfectamente plástico se llama CARGA PLÁSTICA y tiene por expresión................................
10. En un material frágil es muy importante ................................ debido a que la rotura es sin deformación.