1A Introduccion P1 - Dr. Daniel Ramirez Villarrealdaniel.fime.uanl.mx/materias/dem/docs/unidades/u2/parte1.pdf · 2014-01-18 · 2.3 2.3 Relación de las cargas y el esfuerzo localizado

UT2 Esfuerzos de Trabajo. Teorias de Fallas 1A Introduccion

MC. Daniel Ramirez Villarreal Diseno de Elementos de Maquinas 1

1

Unidad temUnidad temáática 2tica 2

Esfuerzos de trabajo y teorEsfuerzos de trabajo y teoríías de fallasas de fallas

DiseDiseñño de elementos de maquinas MC. Daniel Ramio de elementos de maquinas MC. Daniel Ramirez Villarrealrez Villarreal

1A Parte 1

2

ContenidoContenido


2.1 2.1 Características mecánicas de los materiales

2.2 2.2 Concentración de esfuerzos

2.3 2.3 Relación de las cargas y el esfuerzo localizado

3

Unidad temática 2

Esfuerzos de trabajo y teorías de fallas

ObjetivoObjetivo

El alumno será capaz de definir el esfuerzo

de trabajo y aplicar las teorías de fallas en el

diseño de los componentes estructurales y

mecánicos, sometidos a cargas estáticas y

fluctuantes para asegurar condiciones de

servicio satisfactorio.




4

Mecanismo PosicionadorMecanismo Posicionador


5

GrGrúúa viajera a viajera


6DiseDiseñño de elementos de maquinas MC. Daniel Ramio de elementos de maquinas MC. Daniel Ramirez Villarrealrez Villarreal

2.1 Características mecánicas de los materiales

1 Resistencia mecánica

a)R. a la Cedencia

b)R. Ultima o Máxima

2.Ductilidad, fragilidad

a) % elongación, Red. Área

3 Energía elástica

a) Resiliencia elástica

4 Energía plástica

a)Tenacidad

55 DurezaDureza

66 MaquinabilidadMaquinabilidad



7DiseDiseñño de elementos de maquinas MC. Daniel Ramio de elementos de maquinas MC. Daniel Ramirez Villarrealrez Villarreal

2.1 Características mecánicas de los materiales

Figura 2.1

Gráficos

esfuerzo

deformación

8

Tabla 2-1 Valores promedio de propiedades mecánicas de algunos materiales (SU)


9

Tabla 2-1A Valores promedio de propiedades mecánicas de algunos materiales (SI).




10

2.2 Concentración de esfuerzos


El modo de falla puede deberse a la elevación de esfuerzos en puntos de discontinuidad externa o interna. Ver figura 2.2

Figura 2.2 Concentración de esfuerzos localizados según la carga

aplicada

11

1) A discontinuidades internas1) A discontinuidades internas

� Pequeñas grietas internas� Fisuras� Inclusiones no metálicas en los bordes de

grano� Variaciones de la resistencia y rigidez de los

granos cristalinos con respecto a las variaciones para el material.

2) A discontinuidades externas 2) A discontinuidades externas � Cambios bruscos de la sección

A estas discontinuidades se les conoce como elevadores del esfuerzo y conducen a la fractura por fatiga.


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2.3 Relación de las cargas y el esfuerzo

localizado.

Para calcular el esfuerzo localizado por cambio

brusco de sección y tipo de carga, se utilizan las ecs. 2.1

donde se agrega kk factor de concentracifactor de concentracióón de esfuerzon de esfuerzo.

J

Trk, τ

I

Mck, σ

a

pkσ === (2.1)


La k se obtiene de gráficos de concentradores de esfuerzos (ver archivo UT2-2A-Parte-Graf-Conc-k)



13

Como evitar o reducir la concentración de esfuerzos localizados?


a) Cambio de geometría en los concentradores de esfuerzos

b) Análisis de microscopia en el material

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2.3.1 Agentes y par2.3.1 Agentes y paráámetros de fallasmetros de fallas

Tabla 2.1 agentes y parámetros de fallas


Combinaciones totales de los parámetros que pueden inducir la

falla, 6 X 3 X 3 = 54 parámetros diferentes.

15

2.3.2 Modos de falla


TABLA 2.2 Modos de falla de partes de máquinas

El modo de falla puede ocurrir repentinamente o puede tener

lugar durante un largo periodo.



16

Los agentes de falla y los modos de falla pueden

combinarse para dar un gran número de posibilidades de

falla. (54 X 24 = 1296.) Algunas de esas combinaciones

tienen modelos matemáticos rigurosos para describirlas.


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Que es la Falla ?

Falla o fractura:

“cualquier cambio en una parte de máquina que

la hace incapaz de efectuar su función

asignada."


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A5 LS2 UT2

Actividad Búsqueda de Información

Leer y resumir en la libreta:

1) Otras características mecánicas de los materiales

2) Tablas de clasificación de materiales y de propiedades mecánicas, físicas, químicas, etc.

3) Otras discontinuidades internas en el material

4) Distribución de esfuerzos según el concentrador y el tipo de carga aplicada.

5) Agentes y modos de fallas del material (según carga estática o de fatiga)




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Bibliografía

1. M. F. Spotts 5. Robert L. Mott

Design of machine elements Diseño de elementos de maquinas

Prentice Hall, 1998 Prentice Hall, 2000

2. Robert L. Norton 6. J. Shigley, Ch. R. Mischke

Diseño de maquinas Diseño en ingeniería mecánica

Pearson, Prentice Hall, 1999 Mc Graw Hill, 2000-2004

3. Hamrock, Jacobson, Schmid

Elementos de Maquinas

Mc Graw Hill, 2001


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