Elemento de Maquinas

1. ESFUERZO Y DEFORMACIÓN, TORSION Y
FATIGA

2. Se define aquí como la intensidad de las fuerzas componentes internas
distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. El esfuerzo se
define en términos de fuerza por unidad de área. Existen tres clases básicas de
esfuerzos: tensivo, compresivo y corte. El esfuerzo se computa sobre la base de
las dimensiones del corte transversal de una pieza antes de la aplicación de la
carga, que usualmente se llaman dimensiones originales.
Son las fuerzas internas, debido a las cargas, sometidas a un elemento resistente
Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo
que se distribuyen en toda el área; justamente se denomina esfuerzo a la fuerza
por unidad de área, la cual se denota con la letra griega sigma(σ) y es un
parámetro que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que
establece una base común de referencia.
ESFUERZO:

3. Se define como el cambio de forma de un cuerpo, el cual se debe al esfuerzo, al
cambio térmico, al cambio de humedad o a otras causas. En conjunción con el
esfuerzo directo, la deformación se supone como un cambio lineal y se mide en
unidades de longitud. En los ensayos de torsión se acostumbra medir la
deformación cómo un ángulo de torsión (en ocasiones llamados detrusión) entre
dos secciones especificadas.
Cuando la deformación se define como el cambio por unidad de longitud en una
dimensión lineal de un cuerpo, el cual va acompañado por un cambio de
esfuerzo, se denomina deformación unitaria debida a un esfuerzo. Es una razón
o número no dimensional, y es, por lo tanto, la misma sin importar las unidades
expresadas.
La resistencia del material no es el único parámetro que debe utilizarse al diseñar
o analizar una estructura; controlar las deformaciones para que la estructura
cumpla con el propósito para el cual se diseñó tiene la misma o mayor
importancia. El análisis de las deformaciones se relaciona con los cambios en la
forma de la estructura que generan las cargas aplicadas
DEFORMACIÓN:

5. Es aquella propiedad de un material por virtud de la cual las deformaciones
causadas por el esfuerzo desaparecen al removérsele. Algunas sustancias, tales
como los gases poseen únicamente elasticidad volumétrica, pero los sólidos
pueden poseer, además, elasticidad de forma. Un cuerpo perfectamente elástico
se concibe como uno que recobra completamente su forma y sus dimensiones
originales al retirarse el esfuerzo.
No se conocen materiales que sean perfectamente elásticos a través del rango
de esfuerzos completo hasta la ruptura, aunque algunos materiales como el
acero, parecen ser elásticos en un considerable rango de esfuerzos. Algunos
materiales, como el hierro fundido, el concreto, y ciertos metales no ferrosos, son
imperfectamente elásticos aun bajo esfuerzos relativamente reducidos, pero la
magnitud de la deformación permanente bajo carga de poca duración es
pequeña, de tal forma que para efectos prácticos el material se considera como
elástico hasta magnitudes de esfuerzos razonables.
ELASTICIDAD:

6. Si una carga de tensión dentro del rango elástico es aplicada, las deformaciones
axiales elásticas resultan de la separación de los átomos o moléculas en la
dirección de la carga; al mismo tiempo se acercan más unos a otros en la
dirección transversal. Para un material relativamente isotrópico tal como el acero,
las características de esfuerzo y deformación son muy similares
irrespectivamente de la dirección de la carga (debido al arreglo errático de los
muchos cristales de que está compuesto el material), pero para materiales
anisotrópicos, tales como la madera, estas propiedades varían según la dirección
de la carga.
ELASTICIDAD:
CARGA:
Es la fuerza exterior que actúa sobre un cuerpo.
RESISTENCIA:
Es cuando la carga actúa y produce deformación. Es la capacidad de un cuerpo
para resistir una fuerza aun cuando haya deformación

7. Es cuando la carga actúa y NO produce deformación. Es la capacidad de un
cuerpo para resistir una fuerza sin deformarse.
RIGIDEZ:
TIPOS DE CARGA:
Carga Estática: Se aplica gradualmente desde en valor inicial cero hasta su
máximo valor.
Carga Dinámica: Se aplica a una velocidad determinada. Pueden ser: Carga
súbita, cuando el valor máximo se aplica instantáneamente; Carga de choque
libre, cuando está producida por la caída de un cuerpo sobre un elemento
resistente y Carga de choque forzado, cuando una fuerza obliga a dos masas
que han colisionado a seguir deformándose después del choque
FUERZA:
Son esfuerzos que se pueden clasificar debido a las fuerzas. Generan
desplazamiento. Dependiendo si están contenidos (o son normales).

8. Las cargas tienden a retorcer las piezas.
Es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje
longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser
ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras
dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas.
La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva paralela al eje
de la pieza deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por la dos
curvas. En lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de él.
El estudio general de la torsión es complicado porque bajo ese tipo de solicitación
la sección transversal de una pieza en general se caracteriza por dos fenómenos
TORSIÓN:

9. Las cargas tienden a retorcer las piezas.
1-Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección transversal.
2-Cuando las tensiones anteriores no están distribuidas adecuadamente, cosa
que sucede siempre a menos que la sección tenga simetría circular, aparecen
alabeos seccionales que hacen que las secciones transversales deformadas no
sean planas
El alabeo de la sección complica el cálculo de tensiones y deformaciones, y hace
que el momento torsor pueda descomponerse en una parte asociada a torsión
alabeada y una parte asociada a la llamada torsión de Saint-Venant. En
función de la forma de la sección y la forma del alabeo, pueden usarse diversas
aproximaciones más simples que el caso general.
TORSIÓN:

10. En ingeniería y en especial, en ciencia de los materiales, la fatiga de
materiales, se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo
cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas.
Aunque es un fenómeno que, sin definición formal, era reconocido desde la
antigüedad, este comportamiento no fue de interés real hasta la Revolución
Industrial, cuando, a mediados del siglo XIX, comenzaron a producir las fuerzas
necesarias para provocar la rotura con cargas dinámicas son muy inferiores a las
necesarias en el caso estático; y a desarrollar métodos de cálculo para el diseño
de piezas confiables. Este no es el caso de materiales de aparición reciente, para
los que es necesaria la fabricación y el ensayo de prototipos.
Denominado ciclo de carga repetida, los máximos y mínimos son asimétricos
con respecto al nivel cero de carga.
Aleatorio: el nivel de tensión puede variar al azar en amplitud y frecuencia.
La amplitud de la tensión varía alrededor de un valor medio, el promedio de las
tensiones máxima y mínima en cada ciclo
FATIGA:

11. ESFUERZO Y DEFORMACIÓN, TORSION Y
FATIGA