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ESFUERZOS EN UN PLANO OBLICUO BAJO CARGA AXIAL : 

ESFUERZOS EN UN PLANO OBLICUO BAJO CARGA AXIAL Esfuerzo normal debido a fuerzas axiales. Esfuerzo cortante debido a fuerzas transversales.

ESFUERZOS EN CONDICIONES GENERALES DE CARGA. COMPONENTES DEL ESFUERZO : 

ESFUERZOS EN CONDICIONES GENERALES DE CARGA. COMPONENTES DEL ESFUERZO

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Proyección xy

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Se concluye que solo seis componentes se requieren para definir el estado de esfuerzos en un punto Q: También se nota que en un punto dado, el cortante no puede tener lugar solamente en un plano; un esfuerzo cortante igual debe ocurrir en otro plano perpendicular al primero.

ESFUERZO DE DISEÑO : 

ESFUERZO DE DISEÑO Un material falla: 1.- Cuando se rompe. 2.- Cuando se deforma en exceso. Esfuerzo de diseño (esfuerzo admisible): es aquel nivel de esfuerzo que puede desarrollarse en un material para que el miembro que soporta la carga sea seguro. Factor de seguridad (factor de diseño): es el número que divide la resistencia registrada del material para obtener el esfuerzo de diseño.

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La elección de un factor de diseño depende de: 1.- Códigos o normas AISC (American Institute of Steel Construction) Edificios, puentes y estructuras similares que utilizan acero. AA (Aluminum Associaton) ASME (American Society of Mechanical Engineers) Calentadores, recipientes a presión, flechas. NCH (Norma Chilena (ISO)) 2.- Criterios de resistencia del material 3.- Tipo de material Material frágil (< 5%): Diseño basado en Su (fundición, hormigón) Material dúctil (> 5%): Diseño basado en Sy (aceros, aluminio)

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5.- Posible mal uso de la pieza. 6.- Complejidad del análisis de esfuerzos (forma de carga, geometría). 7.- Medio ambiente. 8.- Efecto de tamaño: piezas más grandes tienen resistencias menores AISI 4140 OQT 1100 Tamaño probeta Su (MPa) Sy (Mpa) 1/2 1089 1027 1 965 931 2 883 710 4 807 600 9.- Control de calidad: con un deficiente control de calidad se usa un factor de seguridad mayor.

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10.- Riesgos que se presentan por una falla: *Vida humana *Otros equipos 11.- Costo.

MODOS PARA CALCULAR EL ESFUERZO DE DISEÑO : 

MODOS PARA CALCULAR EL ESFUERZO DE DISEÑO TRACCION / COMPRESION Forma de carga Material dúctil Material quebradizo Estática Sd = Sy / 2 Sd = Su / 6 Repetida Sd = Su / 8 Sd = Su / 10 De impacto Sd = Su / 12 Sd = Su / 15 Acero estructural (AISC) Sd = Sy / 1,67 = 0,6Sy Sd = Su / 2 = 0,5Su (el que sea menor) Aluminio (AA) Sd = Sy / 1,65 = 0,61Sy Sd = Su / 1,95 = 0,51Su (el que sea menor)

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CORTE Estimación para el límite de fluencia en corte Sys = Sy / 2 = 0,5Sy (Criterio del Cortante Máximo) Sys = 0,577Sy (Criterio de Von Misses) Forma de carga Sd = Sys / N = Sy / 2N Estática N = 2 Sds = Sy / 4 Repetida N = 4 Sds = Sy / 8 Impacto N = 6 Sds = Sy / 12

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EJEMPLO: Se aplican dos fuerzas a la pieza BCD, tal como se muestra. a) Sabiendo que la barra de control AB se hará de acero con esfuerzo último de 600 Mpa, halle el diámetro de la barra utilizando un factor de seguridad de 3.3. b) El pasador en C será de acero con cortante último de 350 Mpa. Halle el diámetro del pasador C si el factor de seguridad es 3.3. c) Determine el espesor del soporte de la pieza en C sabiendo que el aplastamiento admisible del acero utilizado es 300 Mpa.

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a) Barra de control AB

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b) Cortante en el pasador C

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c) Aplastamiento en C Usando d = 22 mm, el área nominal de aplastamiento en cada soporte es 22t. Puesto que la fuerza en cada soporte es C/2 y el esfuerzo de aplastamiento admisible es 300 Mpa,

ESFUERZO Y DEFORMACION. CARGA AXIAL : 

ESFUERZO Y DEFORMACION. CARGA AXIAL

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Puesto que el alargamiento y la longitud están expresados en las mismas unidades, la deformación normal es una cantidad sin dimensiones. Así, se obtiene el mismo valor numérico para la deformación normal en un elemento dado utilizando el sistema SI de unidades métricas o el sistema americano de unidades. EJEMPLO:

DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACION : 

DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACION

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Diagrama esfuerzo-deformación de materiales dúctiles típicos Los materiales dúctiles, que comprenden el acero estructural y muchas aleaciones de otros materiales, se caracterizan por su capacidad para fluir a temperaturas normales.

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La ruptura ocurre en una superficie cónica que forma un ángulo de 45º con la superficie original de la probeta. Esto indica que los esfuerzos cortantes son los principales causantes de la falla de materiales dúctiles y confirma el hecho de que, bajo carga axial, los esfuerzos cortantes son máximos en superficies que forman un ángulo de 45º con la carga.

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Los materiales frágiles como fundición, cristal y la piedra se caracterizan porque la ruptura ocurre sin que se presente antes un cambio importante de la tasa de alargamiento. Así, para materiales frágiles no hay diferencia entre resistencia última y resistencia a la ruptura. Diagrama esfuerzo-deformación para un material frágil

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También, la deformación en el momento de la ruptura es mucho más pequeña para materiales frágiles que para materiales dúctiles. En la figura se nota que no se presenta estricción en la probeta en el caso de un material frágil y se observa que la ruptura ocurre en una superficie perpen- dicular a la carga. Se concluye de esta obser- vación que los esfuerzos normales son los principales causantes de la falla en materiales quebradizos.

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Determinación de la resistencia a la fluencia por el método de la línea compensada.

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Una medida normal de la ductilidad de un material es su alargamiento porcentual, definido como: Otra medida de ductilidad que se usa a veces es el porcentaje de reducción de área, definido como:

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Si una probeta de material dúctil estuviera cargada a compresión, en lugar de a tracción, la curva esfuerzo-deformación obtenida sería esencialmente la misma en cuanto a la parte recta, y el co- mienzo de la porción correspondiente a fluencia y a endure- cimiento por deformación. Particularmente notable es que para un acero dado, la resistencia a fluencia es la misma a tensión y a compresión. Para valores mayores de deformación, las curvas de esfuerzo-deformación de tensión y compresión difieren y debe notarse que la estricción no ocurre a compresión. Para la mayor parte de los materiales frágiles se encuentra que la resistencia última a compresión es mucho mayor que a tensión. Esto se debe a la existencia de grietas microscópicas o cavidades que tienden a debilitar el material a tensión sin afectar apreciable- mente su resistencia a la compresión.

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