Resistencia de materiales: algunos temas especiales (Segunda edición)

Héctor Enrique Jaramillo Suárez

• Editorial: Autónoma de Occidente
• Año: 2017
• ISBN:
  9789588994116
• Categoría: Tecnología e ingeniería
• Categoría: Ciencias de los materiales

No es usual encontrar en textos clásicos sobre resistencia de materiales, temas avanzados o complejos donde se trabajen ejercicios asociados a la cotidianidad de los ingenieros. De ahí que Resistencia de Materiales II sea un libro dirigido a lectores que conozcan ampliamente los conceptos básicos del tema y que tengan especial interés por ahondar en el a partir de los casos que se presentan a lo largo de esta publicación, los cuales, además, fueron seleccionados con base en la integralidad, pues en ellos confluyen bases y teorías de otras áreas del saber; la aplicabilidad, que se ve representada en situaciones propias de la ingeniería mecánica; y la curiosidad, ya que gran parte de los cuestionamientos aquí planeados están incompletos con la intención de que el lector se inquiete por toma decisiones sobre el diseño como ocurriría en la realidad.

1. TEORÍAS DE FALLA BAJO CARGA ESTÁTICA

Un problema de suma importancia en el cálculo estructural consiste en evaluar la resistencia de una pieza conociendo el estado tensional o de esfuerzos (Figura 1.1). En otras palabras, es conocer cómo está la resistencia del material versus la condición de esfuerzos a la que está sometida la pieza; para esto pueden plantearse y resolverse las siguientes preguntas a resolver: ¿la resistencia es mayor, igual o menor a los valores de esfuerzos? ¿Cómo o contra qué se comparan los estados de esfuerzos del cuerpo?

Figura 1.1 Resultados del análisis por elementos finitos de un soporte, donde se usa el criterio de Von Mises

Responder las preguntas formuladas en el párrafo anterior se simplifica cuando se tiene un estado tensional sencillo o uniaxial, como se muestra en la Figura 1.2a. En cuyo caso si σ≤σ_Admisible, el cuerpo presentará un comportamiento adecuado desde el punto de vista de diseño. En el caso de que σ>σ_Admisible, está la probabilidad de falla del diseño o fractura del componente.

Figura 1.2 (a) Barra sometida a carga axial, (b) Condición de esfuerzos para un elemento diferencial

Sin embargo, para el caso de un estado tensional compuesto (Figura 1.3), donde todas o las tres tensiones principales (σ₁, σ₂ y σ₃) no son iguales a cero, el estado límite o peligroso para un mismo material puede tener lugar con diferentes valores límites de las tensiones principales, según sea la correspondencia entre ellas. Por lo anterior, la expresión σ≤σ_Admisible, para evaluar la seguridad del componente queda sin validez, por lo que hay que buscar alternativas que relacionen los efectos de cada uno de los esfuerzos principales y que puedan compararse con la resistencia admisible del material, a fin de evaluar la vulnerabilidad del sistema.

Figura 1.3 Condición de esfuerzos de un elemento diferencial

En vista de lo anterior, surgen las teorías de falla para carga estática como una solución para tratar de explicar bajo qué condición de los esfuerzos principales un componente mecánico que está sometido a cargas estáticas puede fallar. Sin embargo, todas estas teorías tienen sus limitaciones o sus campos de acción, donde, bajo ciertas consideraciones, logran un buen comportamiento y predicen la falla con más exactitud que las demás.

1.1 TEORÍA DEL MÁXIMO ESFUERZO NORMAL (T.M.E.N.)

Esta teoría se le atribuye generalmente a W. J. M. Rankine (1820–1872)¹, un destacado pedag...

Índice

• CUBIERTA
• PORTADILLA
• PORTADA
• CRÉDITOS
• CONTENIDO
• PRESENTACIÓN
• 1. TEORÍAS DE FALLA BAJO CARGA ESTÁTICA
• 2. LA RESISTENCIA DE LOS MATERIALES BAJO LA ACCIÓN DE TENSIONES FLUCTUANTES: FATIGA
• 3. MÉTODOS DE ENERGÍAS
• 4. COLUMNAS
• 5. DEFLEXIONES EN VIGAS
• 6. MÉTODOS PARA LA SOLUCIÓN DE VIGAS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADAS
• 7. INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA COMPUTACIONAL
• ANEXOS
• REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
• NOTAS AL PIE
• CONTRAPORTADA