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Rosas Lusin C.I 17,898,206

El esfuerzo en ingeniería es una de las temáticas fundamentales en el

desarrollo de un ingeniero ya sea mecánico, industrial, metalúrgico,

mecatronico, etc. Debido a que nos permitirá analizar nuestro entorno

mucho más afondo y con una visión mucho más científica,

permitiendo percibir al mundo como un entorno lleno de materiales y

de fuerzas.

Existe la tendencia a pensar que los elementos estructurales

sometidos a torsión son de incumbencia de los ingenieros mecánicos(

ejes de motores, piñones, etc.).

Sin embargo en las estructuras es bastante común que por la forma

de aplicación de las cargas o por la forma misma de la estructura

(asimetrías) se presenten este tipo de efectos en los elementos.

En física e ingeniería, se denomina tensión mecánica al valor de la

distribución de fuerza por unidad de área en el entorno de un punto

material dentro de un cuerpo material o medio continuo. Un caso

particular es el de tensión uniaxial. A la que se le llama también

esfuerzo simple, es la fuerza por unidad de área que soporta un

material, que se denota con la σ

σ = Esfuerzo o fuerza por unidad de área (valor medio).

P =Carga aplicada.

A = Área de sección transversal.

El esfuerzo axial: es el esfuerzo interno o

resultante de las tensiones perpendiculares

(normales) a la sección transversal de un

prisma mecánico. Este tipo de solicitación

formado por tensiones paralelas está

directamente asociado a la tensión normal.

El esfuerzo normal: Los esfuerzos normales que

actúan sobre la parte cortada pueden

calcularse con la formula, siempre que la

distribución de esfuerzos sea uniforme sobre

toda el área transversal.

El esfuerzo cortante, que a

diferencia del esfuerzo normal o

simple este esfuerzo es el resultado

de aplicar una carga o una fuerza

que es paralela al área transversal

de la pieza sobre la cual se está

aplicando la carga. Un ejemplo

claro es cuando usamos un pinza

para cortar un alambre, si aplicamos

dos cargas de misma magnitud pero

de sentido contrarios estas fuerzas se

transportan en las tenazas de la

pinza, y luego se hace un DCL en el

punto E, vemos que las fuerza

actuantes son paralelas al área del

alambre.

La deformación “ε” es el cambio en el tamañoo forma de un cuerpo debido a la aplicación deuna o más cargas sobre la pieza o estructura. Lamagnitud más simple para medir la deformaciónes lo que en ingeniería se llama deformaciónaxial o deformación unitaria se define como elcambio de longitud por unidad de longitud:

ε= LF – LO

L

Donde Lo es la longitud inicial de la zona enestudio y Lf la longitud final o deformada.

Efecto generado en el material debido a

la aplicación de cargas dinámicas

cíclicas. Los esfuerzos son variables,

alternantes o fluctuantes. La gran

cantidad de repetición de esfuerzos

conducen a la falla por fatiga del

elemento, así el máximo esfuerzo

calculado esté dentro del límite permisible.

La Falla por Fatiga es repentina y total, las señales

son microscópicas.

En las Fallas estáticas las piezas sufren una

deformación detectable a simple vista.

Para evitar la falla por fatiga se pueden aumentar

considerablemente los factores de seguridad,

pero esto implicaría aumentar ostensiblemente los

costos de fabricación de las piezas.

El material es sometido a esfuerzos repetidos,

probeta de viga giratoria.

Ciclos: cantidad de giros que se realiza a la

probeta con aplicación de carga.

Medio Ciclo: N=1/2 implica aplicar la carga,

suprimir la carga y girar la probeta 180º.

Un Ciclo: N=1 implica aplicar y suprimir la carga

alternativamente en ambos sentidos.

En ingeniería, torsión 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

las dos curvas. En lugar de eso una curva paralela al

eje se retuerce alrededor de él

Si se aplica un par de torsión T al extremo

libre de un eje circular, unido a un soporte

fijo en el otro extremo, el eje se torcerá al

experimentar un giro en su extremo libre, a

través de un ángulo, denominado ángulo

de giro. Cuando el eje es circular, el

ángulo es proporcional al par de torsión

aplicado al eje.

Una prueba de torsión es una prueba demecánica de materiales en donde se realizacomúnmente en una Maquina Universal, laevaluación de la resistencia a las fuerzas detorsión de un material, por aplicación de fuerzasa probetas o la pieza en sí. Este ensayo se realizaen el rango de comportamiento linealmenteelástico del material y permite conocer lossiguientes parámetros:

La resistencia a fluencia o esfuerzo de fluenciade los materiales.

La resistencia a ruptura o esfuerzo máximo, delos materiales que lo componen.

Para realizar un ensayo de torsión se debe seguir los siguientes pasos:

Tomar las medidas de las probetas

Alojar la probeta en el sitio correspondiente de la máquina.

Ajustar la probeta a la máquina.

Dependiendo de la maquina se deben colocar los marcadores en cero (ángulo y fuerza).

Graduar la aguja indicadora del momento torsor en "cero".

Accionar el botón de encendido de la máquina y tomar los valores de momento torsor de acuerdo a cada material.

Retire los pedazos de probeta ensayada y proceda a colocar una nueva para colocar un nuevo ensayo

El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades de área, en el sistemainternacional (SI) la fuerza es en Newton (N) y el área en metros cuadrados (m2), elesfuerzo se expresa por N/m2 o pascal (Pa). Esta unidad es pequeña por lo que seemplean múltiplos como es el kilopascal (kPa), megapascal (MPa) o gigapascal (GPa).

La resistencia del material no es el único parámetro que debe utilizarse al diseñar oanalizar una estructura; controlar las deformaciones para que la estructura cumpla conel propósito para el cual se diseñó tiene la misma o mayor importancia. El análisis de lasdeformaciones se relaciona con los cambios en la forma de la estructura que generanlas cargas aplicadas.

La torsión es el efecto producido por aplicar fuerzas paralelas de igual magnitud peroen sentido opuesto en el mismo sólido. Ejemplo: cuando se exprime un coleto, al girar laperilla de una puerta, el movimiento transmitido por el volante al árbol de levas, alapretar un tornillo, etc.

La falla por fatiga requiere, básicamente, que se conjuguen dos factores a saber: laaplicación de cargas repetidas o cíclicas, esto quiere decir que su valor cambia en eltiempo. La excepción a esta condición está en el hecho de que, si el componente estátrabajando en un ambiente corrosivo, la falla por fatiga se produce bajo condicionesestáticas.