teoría básica de fallas

1. Teoría de fallas
Diseño 1

2. Introducción
¿Qué material utilizar?
¿Resistirá el diseño de la pieza?
¿Fallara?
¿Por qué fallo?

3. Teoría de fallos.

4. Teoría de fallos.
Una teoría de fallas es un modelo Físico matemático mediante el
cual se busca explicar y predecir el comportamiento de los
materiales sometidos a diferentes tipos de carga

5. Teoría de fallos.
Propiedades mecánicas de los materiales

6. Propiedades mecánicas de los
materiales La selección de los materiales y los procesos usados en la fabricación son
partes que integran el diseño de cualquier pieza de las máquinas. La rigidez
y la resistencia son factores clave que siempre se consideran en la selección
del material. Igualmente importante es la confiabilidad relativa y la
durabilidad de la pieza cuando se consideran alternativas posibles con
respecto al material. También son importantes el costo y la disponibilidad.
La mayoría de las partes estructurales y de la maquinaria llegan al fin de su
vida útil tanto por falla por fatiga como por deterioro de la superficie.

7. PRUEBA DE TENSIÓN. RELACIONES
ESFUERZO-DEFORMACIÓN
La prueba ingenieril de la rigidez y la
resistencia del material, es la prueba
estándar de la tracción, de la cual se
obtienen las curvas de esfuerzo-
deformación

9.  A) Material Dúctil
 B) material frágil

10. Teoría de fallos.
Diseño de la pieza

11. Teoría de fallos.
Cargas estáticas
Cargas Dinámicas

12. Teoría de fallos.

13. Concepto de Rotura y de Falla

14. Concepto de Rotura y de Falla

15. Fallas
Falla dúctil
Falla por flexión

16. Fallas

17. Tipos de fallas
1. Deformación inducida por fuerzas y/o Temperatura
2. Desplazamientos inducidos por fuerzas o temperatura (pandeo)
3. Límite de Fluencia
4. Rotura Dúctil
5. Rotura Frágil
6. Fatiga estructural
7. Fatiga Superficial
8. Impacto o falla dinámica
Etc...................................

18. Concentración de esfuerzos.
La concentración de esfuerzos es un obstáculo que los
ingenieros debemos enfrentar al diseñar un elemento que
requiera cambios súbitos de geometría debido a su aplicación,
como son barrenos, cuñas, etc. en otras palabras, que tenga
concentradores de esfuerzos.

19. Concentración de esfuerzos.

20. Concentración de esfuerzos.
Se define un concentrador de esfuerzos como cualquier
discontinuidad en la sección transversal de una pieza que
provoca un aumento de los esfuerzos en las cercanias a dicha
discontinuidad

21. Concentración de esfuerzos.

22. La concentración de esfuerzos
 LA FOTOELASTICIDAD ES UN METODO EXPERIMENTAL
PARA VER GRAFICAMENTE LAS VARIACIONES DE TENSION
EN DIFERENTES PUNTOS DE UNA PIEZA SOLICITADA POR
CARGAS

23. La concentración de esfuerzos

24. La concentración de esfuerzos
CUANDO UN MATERIAL PLASTICO
FOTOELASTICO SE DEFORMA, AL SER
VISTO POR MEDIO DE UN FILTRO
POLARIZADO, SE PUEDEN VER LOS
ESTADOS TENSIONALES COMO GAMAS
DE COLORES.

25. ejemplo
El espesor de la placa es t = .125´ altura w = 1.5´ diámetro del
agujero d = .5´ y fuerza P = 60 lb. En la sección A-A, el
flujo de esfuerzos es uniforme, tal y como se esperaba,
mientras que en la sección B-B, el flujo se volvió irregular
debido a la presencia del agujero

26. ejemplo

27. La concentración de esfuerzos

28. La concentración de esfuerzo
Factor de concentración de tensiones.

29. Materiales dúctiles
Cuando se somete una pieza dúctil con un concentrador de
esfuerzos a una carga estatica, es posible que el punto de
mayor esfuerzo, en las vecindades de la discontinuidad,
alcance el esfuerzo de fluencia; por lo tanto, habrá flujo
plástico.

30. Materiales frágiles
En los materiales frágiles no ocurre flujo plástico y, por lo
tanto, no hay movimiento de cristales presentándose la falla si
en algún punto se alcanza la resistencia a la rotura.
Aparece a una grieta, la cual debilita el resto de la sección

31. Consideraciones de diseño
En lo primero que se debe pensar es si es necesario que exista
una determinada discontinuidad, o si se puede reemplazar por
otra solución ‘mejor’.
Si se decide utilizar cierto tipo de discontinuidad, ésta debería
diseñarse de tal manera que produzca el menor detrimento de
la resistencia de la pieza, haciendo que la discontinuidad sea
lo menos abrupta posible

32. Consideraciones de diseño
 Evitar los concentradores de esfuerzos.
 Suavizar al máximo los cambios, utilizando radios grandes.
 Minimizar la relación entre la mayor y la menor dimensión.
 Utilizar estrategias adicionales, por ejemplo, agregar más
discontinuidades con el fin de reducir los esfuerzos,
utilizando el análisis de flujo de fuerzas.

33. Maneras de reducir los esfuerzos
cuando existen discontinuidades

34. Maneras de reducir los esfuerzos
cuando existen discontinuidades

35. Analogía del flujo de fuerzas

36. Reducción de la concentración de
esfuerzos en un eje circular