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5/21/2018 Apunte1.Introduccion-ConceptosdeEsfuerzos
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03-05-2
Profesor : Alejandro Fuentes
Universidad Tecnolgica MetropolitanaFacultad de
IngenieraDepartamento de Mecnica
Resistencia de los MaterialesConcepto de Esfuerzo
La Resistencia de los Materiales
El objetivo de la resistencia de los materiales, es que
cualquier producto, mquina o estructura sea segura yestable bajo
las cargas ejercidas sobre ellas durante cualquier uso
previsible.
La falla de un componente de una estructura o mquina puede
ocurrir de diversas formas:
1. El material del componente puede fracturarse totalmente2. El
material puede deformarse en exceso bajo la carga, de tal manera
que el componente ya no sea
conveniente para su propsito.3. La estructura puede volverse
inestable y pandearse, y por lo tanto, volverse incapaz de soportar
las
cargas para las que se dise
Columna sometida al efecto de pandeoRuptura de eje por efectode
torsin Cedencia en viga por sobrecarga
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Sistemas de Unidades Bsica
Los clculos que se requieren efectuar en la resistencia de
materiales involucran la manipulacin devarios conjuntos de unidades
en ecuaciones. Para obtener una precisin numrica, es de
granimportancia asegura el uso correcto de los sistemas de unidades
y sus equivalencias.
Como unidades bsicas existen dos tipos de sistemas de unidades,
el Sistema Internacional y elSistema Anglosajn o Ingls
Magnitud Unidad SIOtras unidades
mtricasUnidad Anglosajona
Otras unidadesanglosajonas
Longitud metro (m) milmetro (mm) pie (ft) pulgada (plg)
Tiempo segundo (s) minuto (min) segundo (s) hora (h)
Fuerza Newton ( N) kg x m / s libra (lb) kip
Masa Kilogramo (kg) N x s / m slug lb x s / pie
Temperatura Kelvin (K) grado Celsius (C) grado Farenheit (F)
GRADOS Rankine (K)
ng ulo r ad ian ( ra d) gr ado g ra do r ad ia n ( rad )
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Finalidad de la resistencia de materiales:
Se ocupa del estudio de los efectos causados por la accin de
cargas externas que actan sobreun sistema deformable
Analiza las fuerzas internas inducidas en sus diferentes
componentes
Calcula las deformaciones correspondientes y las relaciones que
existen entre la accin de lascargas externas y las fuerzas internas
inducidas
En base al anlisis, toma decisiones acerca de los materiales a
usar, del tamao y forma correctade las piezas que componen un
sistema dado, o bien, concluye si una pieza es capaz de resistir
unsistema de cargas propuesto.
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CONCEPTO DE ESFUERZO
Esfuerzo es la resistencia interna que ofrece un rea unitaria de
material del que est fabricado unelemento, para una carga aplicada
externa.
Traccin
Compresin
Flexin modelo de Navier
Pandeo
Esfuerzos normales
Los esfuerzos pueden ser agrupados en dos familias, los
esfuerzos normales y los esfuerzos cortantes.
Esfuerzos cortantes
Corte directo cargas transversales
Torsin
Flexin modelo de Yourasky
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ESFUERZO NORMAL
El esfuerzo normal (esfuerzo axial) es el esfuerzo interno o
resultante de las tensiones perpendiculares(normales) a la seccin
transversal de un cuerpo.
Considerando una barra de seccintransversal uniforme sometida a
la accinde una carga axial Q, que pasa por sucentroide, se
tiene:
Efectuando un corte en la seccin M-N, sehace visible la fuerza
interna P que impide laseparacin de la barra al ser solicitada por
lafuerza externa Q,
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Para el esfuerzo normal debido a carga axial se define el
esfuerzo de traccin y compresin:
A
Ptraccin =
A
Pcompresin =
P
P
Ejemplo de colapso en piezas sometidas a ensayos de traccin y de
compresin
P P PP
DondeP: carga axial aplicadaA: rea resistente
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ESFUERZO CORTANTE
El esfuerzo cortante, de corte, de cizalla o de cortadura es el
esfuerzo interno o resultante de lastensiones paralelas a la seccin
transversal de un elemento mecnico.
Para formular el esfuerzo cortante se tiene:
A
V=
DondeV: carga transversal aplicadaA: rea resistente
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Dependiendo la forma en que el esfuerzo cortante se distribuya,
se pueden identificar el esfuerzocortante en funcin de las reas
resistentes al corte, como se detalla a continuacin.
A
Vsimple =
A
Vdoble
2=
Para analizar la influencia del esfuerzo cortante, y determinar
si es corte doble o simple, es necesariodeterminar cuales son las
reas que estn soportando el efecto de corte.
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