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M.I. Antonio Zepeda Diseño de Elementos de máquinas

Fallas resultantes de cargas Estáticas

http://www.google.com.mx/url?sa=i&rct=j&q=dominar+el+saber+teorico+dominar+el+saber+practico&source=images&cd=&cad=rja&docid=tvfdWqp0QoaCXM&tbnid=n-x_6AKYAAjjlM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fcooperacionenmovimiento.blogspot.com%2F&ei=T7wKUb-gDuOa2AWm54HgAQ&bvm=bv.41642243,d.b2I&psig=AFQjCNGjlGT8t8UfJID9gyFWSFIp5OXExg&ust=1359744349388385


¿Porqué fallan las piezas?

¿Que tipo de esfuerzos causan la falla?


Introducción

¿Porqué fallan las piezas?

¿Que tipo de esfuerzos causan la falla?


Introducción

Material

Tipo de carga


Introducción


Introducción

Superficie de fractura dúctil.

(Escala: barra blanca 0,1 mm)

Superficie de fractura frágil.



Introducción

Zona de posible inicio de la fractura.


Configuraciones probables de deformación

por pandeo de la biela


Introducción

Falla de un ventilador de auto debida a vibraciones

causadas por una bomba de agua defectuosa


Introducción

Falla común de una ménsula de acero estampado de un

alternador, después de 40 000 km de servicio.


Introducción

Falla de una barra de acoplamiento de la dirección de una

automóvil, después de 225 000 km de servicio


Introducción

Falla de un eje estriado de una transmisión de un camión

debida a fatiga por corrosión.


Falla

• Una parte se ha separado en dos o más piezas.

• Se ha distorsionado permanentemente y

arruinado su geometría.

Puede significar que:

• Se ha degradado su confiabilidad.

• Se ha comprometido su función.


• Parte pone en peligro vidas

• Se hace en cantidades extremadamente grandes.

“Entonces se requiere un programa de ensayos

durante el diseño”

Uno:

Categorías del diseño


• Se hace en cantidades muy grandes

“Entonces se requiere una serie moderada de

ensayos durante el diseño”

Dos:



• Cantidades pequeñas

“Entonces no se justifican ensayos durante el

diseño”

Tres:

• Vida del proyecto corta



• La parte ya se ha diseñado, fabricado y ensayado

“Entonces no se requiere análisis para entender la

falla y para saber qué se debe hacer para

mejorarla”

Cuatro:

“Pero los resultados son

insatisfactorios”



• Tiene un efecto localizado

Concentración de Esfuerzos

•Si el material es dúctil y la carga estática….

• Incremento brusco en la magnitud de los

esfuerzos

• Puede deberse a una muesca superficial

Entonces, existirá fluencia sobre la grieta



•Máquinas de ensayo

Hipótesis de falla

En 1700

•Probetas se jalaban, doblaban y torcían

•Cauchy relacionó esfuerzo, deformación y

constantes

“TEORÍA DE LA ELASTICIDAD”

Falla en Materiales Dúctiles


Falla en Materiales Dúctiles

•Criterio de la deformación normal máxima

•Criterio de la deformación total

•Criterio del esfuerzo normal máximo

•Criterio de la energía de distorsión máxima (Von

Mises-Hencky)

•Criterio del esfuerzo cortante máximo (Tresca o

Guest)


Criterio de Von Mises-Hencky

“La falla por fluencia ocurre cuando la energía de

deformación total en un volumen unitario alcanza

o excede la energía de deformación en el mismo

volumen correspondiente a la resistencia de

fluencia en tensión o en compresión”

Criterio de la energía de distorsión máxima


Esfuerzo Efectivo de Von Mises

“Es aquel esfuerzo a tracción uniaxial que

generaría la misma energía de distorsión que la

que se produciría por la combinación real de los

esfuerzos aplicados”



•Criterio de Von Mises-Hencky



•Criterio de la energía de distorsión máxima (Von

Mises-Hencky)



Criterio de Tresca

“La fluencia comienza cuando el esfuerzo cortante

máximo de cualquier elemento iguala al esfuerzo

cortante máximo en una probeta de ensayo a la

tensión del mismo material cuando esa probeta

comienza a fluir”

Criterio del esfuerzo cortante máximo



•Criterio de Tresca


•Criterio del esfuerzo cortante máximo



Comparativo


Falla en Materiales Frágiles

•Criterio del esfuerzo normal máximo para

materiales no uniformes

•Teoría de Coulomb-Mohr

•Teoría de Mohr Modificada


•Comparativo



Bibliografía

•Norton, Robert L. Diseño de máquinas. Prentice

Hall. 1ª Edición. 1999.

•Budynas, Richard G. Diseño en Ingeniería

Mecánica de Shigley. McGrawHill. 8ª Edición.

2008.


Bibliografía

•Norton, Robert L. Diseño de máquinas. Prentice

Hall. 1a edición. 1999.

•Budynas, Richard G. Diseño en Ingeniería

Mecánica de Shigley. McGrawHill. 8ª Edición.

2008.

•Orthwein, William C. Diseño de componentes de

máquinas. CECSA. 1a Edición. 1996.

•Faires, V.M. Diseño de elementos de máquinas.

UTHEA. 1a edición. 1987.

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