UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA

CONCENTRACIONES DE ESFUERZOS ANTE CARGAS AXIALES CURSO:TERMODINAMICA IIDOCENTE:Ing. ROOSBEL D. MAMANI CASTILLOALUMNO: AMAUT ARIAS JONATHAN EFREMCODIGO:050191-FCUSCO - PERU

INTRODUCCIONEn el siguiente trabajo se lograra entender la concentracin de esfuerzos ante cargas axiales, comenzando desde los conceptos bsicos, como los de cargas axiales, que es lo que sucede y como se distribuye una carga ante un elemento de seccin haciendo uso de criterios matemticos y obtenindolos en tablas que se encuentran en los manuales de anlisis de esfuerzos.

CONCENTRACION DE ESFUERZOS ANTE CARGAS AXIALESCONCENTRACION DE ESFUERZOSAl aplicar una fuerza axial sobre un elemento, se crea una compleja distribucin de esfuerzos dentro de la regin localizada del punto donde se aplica la carga. Estas complejas distribuciones tambin pueden darse en los segmentos donde el rea de la seccin transversal del elemento cambia.En el esquema se muestra que es lo que sucede en diferentes cortes cuando se aplica una carga axial en un elemento.Ac se puede apreciar que el esfuerzo normal mximo se encuentra en el nuevo corte cerca del orificio, siempre y cuando el material se comporte de manera elstica

Para hallar este esfuerzo normal mximo usaremos una FACTOR DE CONCENTRACION (K), como se muestra en la siguiente relacin.

Donde: Para hallar el factor de concentracin debemos tener en cuenta las dimensiones del elemento como los siguientes:

OBSERVACION Las concentraciones de esfuerzos se producen en los segmentos doden el area de la seccion transversal cambia de manera subita. Cuanto mas grande es el cambio, mayor sera la concentracion de esfuerzos. Para el diseo o analisis, sol es necesario determinar el esfuerzo maximo que actua sobre la seccion transversal con el area mas pequea, para esto se emple el factor de concentracion de esfuerzo (K) En un material ductil que se somete a una carga estatica, no es necesario considerar la concentracion de esfuerzos durante el diseo, pero si el material es fragil o sometido a cargar de fatiga, en este caso las concentraciones de esfuerzos se vuelven importantes.

EJERCICIOS DE APLICACINLa barra plana que se ve en la figura estan sujetas a fuerzas de traccion P = 3klb y tiene un espesor de t = 0.25 pulg, para dicha barra con barreno determinar los esfuerzos maximos para diametro de agujero de 1 pulg, con un ancho de 6 pulg.

DATOSP = 3 klbt = 0.25 pulgd = 1 plgb = 6 pulg

Con estos resultados vamos al cuadro:

Entonces el valor de K seria aproximadamente:K = 2.6125 2.6Entonces: c = 6 1 = 5 pulg

Determine el esfuerzo normal mximo desarrollado en la barra cuando se somete a una tensin de P = 2 kip.DATOSP = 2 KIPt = 0.125b = 1.875c = 1.25r = 0.25

Ubicando los resultados en el cuadro:

Entonces:K = 1.9

La barra plana est sometida a una carga axial P=10000N, tiene 20 cm de largo, un espesor t=1 cm, Se desea calcular el factor de concentracin de esfuerzos. El material que se escogi es unacerode bajocarbonoAISI 1020.

CASO (H/h=2)

-SimulacinH/h=2, r=0.0025m

-Simulacin H/h=2, r=0.005m

-Simulacin H/h=2, r=0.010m

-Simulacin H/h=2, r=0.015m

-Simulacin H/h=2, r=0.020m

Grfica delcomportamientodeKtcon respector/hpara una relacinH/h=2

CASO (H/h=1.25)

Simulacin H/h=1.25, r=0.00125m

Simulacin H/h=1.25, r=0.00250m

Simulacin H/h=1.25, r=0.00375m

Simulacin H/h=1.25, r=0.00500m

Simulacin H/h=1.25, r=0.00625m

Grfica del comportamiento deKtcon respector/hpara una relacinH/h=1.25

Grfica del comportamiento deKtcon respector/hpara una relacinH/h=2y H/h=1.25