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Fallas Resultantes de carga estática

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by

René Hernández

on 24 October 2012

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FALLAS RESULTANTES DE CARGA ESTÁTICA La falla es la pérdida de función de un elemento tanto por deformación (fluencia) como por separación de sus partes (fractura). Los mecanismos de falla dependen de la estructura microscópica del material y de la forma de sus enlaces atómicos. Para predecir la falla de materiales bajo cargas estáticas (se considera carga estática a aquella que no varía su magnitud ni dirección en el tiempo) y poder hacer diseños de elementos de máquinas confiables se han desarrollado varias teorías para grupos de materiales, basándose en observaciones experimentales. Las teorías de falla se dividen en dos grupos:

Materiales dúctiles
- Teoría del Esfuerzo Cortante Máximo – Teoría de Tresca (MSS)
- Teoría de la Energía de Distorsión – Teoría de Von Misses (DE)
- Teoría de la Fricción Interna - Coulomb-Mohr Dúctil (IFT)

Materiales frágiles
- Teoría del Máximo Esfuerzo Normal – Teoría de Rankine (MNS)
- Teoría de Coulomb Mohr Frágil (BCM) Falla de materiales dúctiles
Se considera dúctil a un material que en el ensayo de tensión haya tenido más del 5% de deformación antes de la fractura. En los materiales dúctiles se considera que la falla se presenta cuando el material empieza a fluir (falla por deformación). Teoría del Esfuerzo Cortante Máximo “La falla se producirá cuando el esfuerzo cortante máximo absoluto en la pieza sea igual o mayor al esfuerzo cortante máximo absoluto de una probeta sometida a un ensayo detención en el momento que se produce la fluencia” Círculo de Mohr para un elemento Círculo de Mohr para el ensayo de tensión al momento de la fluencia En el plano

la teoría de Tresca se representa gráficamente como:







La falla se presentará cuando el punto determinado por los esfuerzos

se encuentra fuera del área sombreada Teoría de la Energía de Distorsión “La falla se producirá cuando la energía de distorsión por unidad de volumen debida a los esfuerzos máximos absolutos en el punto crítico sea igual o mayor a la energía de distorsión por unidad de volumen de una probeta en el ensayo de tensión en el momento de producirse la fluencia” Teoría de Coulomb-Mohr Dúctil También conocida como Teoría de la Fricción Interna (IFT). Ésta teoría tiene en cuenta que el esfuerzo de fluencia a tensión (Syt) es diferente al esfuerzo de fluencia a compresión (Syc), donde generalmente Syc > Syt. Se basa en los ensayos de tensión y compresión, y establece que en el plano la línea tangente a los círculos de Mohr de los ensayos de tensión y compresión al momento de la fluencia es la locación de la falla para un estado de esfuerzos en un elemento. Teoría del Máximo Esfuerzo Normal “La falla se producirá cuando el esfuerzo normal máximo en la pieza sea igual o mayor al esfuerzo normal máximo de una probeta sometida a un ensayo de tensión en el momento que se produce la fractura” Falla de materiales frágiles Se considera frágil a un material que en el ensayo de tensión haya tenido menos del 5% de deformación antes de la fractura. En los materiales frágiles se considera que la falla se presenta cuando el material sufre de separación de sus partes (falla por fractura). Teoría de Coulomb-Mohr Frágil Se deriva de forma similar a la teoría de Coulomb-Mohr Dúctil sólo que, al tratarse de materiales frágiles, se tienen en cuenta las resistencias últimas del material a la tensión y compresión en lugar de los esfuerzos de fluencia. Círculos de Mohr de los ensayos de tensión y compresión al momento de la falla en línea negra gruesa, y el círculo de Mohr de un estado de esfuerzos de un elemento al momento de la falla en línea negra delgada. La línea más clara es la línea donde se produce la falla. Representación gráfica de la teoría de Coulomb-Mohr dúctil. Representación gráfica de la teoría del esfuerzo normal máximo. Representación gráfica de la teoría de Coulomb-Mohr frágil. Representación gráfica de la teoría de la energía de distorsión.
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