DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS I

ESFUERZOS SIMPLES EN ELEMENTOS SENCILLOS DE MÁQUINAS

“La sabiduría consiste en saber cuál es el siguiente paso;
la virtud, en llevarlo a cabo.”
David Starr Jordan 

2.0 INTRODUCCIÓN

Una  máquina  está compuesta por una serie de elementos más simples que la constituyen, pudiendo definir como elementos de máquinas todas aquellas piezas o elementos más sencillos que correctamente ensamblados constituyen una máquina completa y en funcionamiento.

Estos elementos de máquinas, no tienen que ser necesariamente sencillos, pero si ser reconocibles como elemento individual, fuera de la máquina de la que forma parte, o de las máquinas de las que puede formar parte.

2.1.-DIAGRAMAS ESFUERZO – DEFORMACIÓN

La curva de esfuerzo – deformación a la tracción de ingeniería se obtiene por la acción de una carga estática sobre una probeta estándar

      ACEROS A 370 ASTM (Ensayo destructivo)

      E 8 – solo Ensayo Tracción

      Fierro  Fundido A 48

      Aluminio B 557

      Reducida (Probetas reducidas)

      ¢ Cabezas = 12

      ¢Ensayo = ¼”

Durante el ensayo la carga que se aplica debe ser lo suficientemente lenta, para que todas las partes de la probeta estén en equilibrio en todo instante.
La norma ASTM E8 especifica una rapidez de carga de 70 kg/mm2/min.

Diagrama comparativo de esfuerzo – deformación:    
1- Latón blando.
2- Acero de bajo carbono.
3- Bronce duro.
4- Acero laminado en frío.
5- Acero de contenido medio de carbono,         recocido.
6- Acero de contenido medio de carbono, tratado térmicamente.

Para la mayoría de los materiales la curva tienen una región elástica lineal inicial. En la cual la deformación es reversible e independiente del tiempo.

• La pendiente de esta región se le conoce como  Modulo de Young (E).

• El límite elástico proporcional (LEP) es el punto en donde la curva comienza a desviarse de la línea recta.

• El límite elástico es el punto sobre la curva más allá del cual está presente la     deformación plástica, después que deja actuar la carga.

2.1.1.-DIAGRAMA ESFUERZO DEFORMACIÓN

• Límite de proporcionalidad, hasta donde el material obedece a la ley de Hooke. El módulo de elasticidad del material se puede determinar

• Límite elástico, la tensión máxima que puede aplicarse al material sin que ocurra una deformación (al retirar la tensión).

• Límite de fluencia (Sy), punto donde el material pasa de elástico a plástico.

• Límite de rotura  o resistencia a la tracción (Su), la máxima tensión que alcanza el material en el diagrama Deformación – Tensión.

Para Aceros:
E = 2.1x106 kg/cm2
G = 1.0x106 kg/cm2

Para La fundición:
G = 6.4x106 kg/cm2

DEFORMACIÓN DE CORTE O CIZALLAMIENTO

 r = radio de la barra

Desplazamiento angular de dos secciones rectas adyacentes de una barra circular uniforme sometida a torsión.

 Distancia entre las dos secciones.

 = Deformación cortante (cizallamiento)
G = Módulo elástico de cizallamiento o Módulo de Rigidez

J = Momento polar de inercia