prevencion de fallas carga de estatica

7/21/2019 Prevencion de Fallas Carga de Estatica

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NIVELACION Verano 2015Diseo de Elementos deMaquinas I VII Ciclo

PREVENCION DE FALLAS

C

arga Esttica

Parte 2Dr. Jorge Olortegui-Yume, Ph.D.

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Escuela de Ingeniera Mecnica

Universidad Nacional de Trujillo


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Diseo de Elementos de Maquinas IDr. Jorge Olortegui-Yume, Ph.D

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CARGA ESTATICA

MATERIALES FRAGILESTEORA DEL ESFUERZO NORMAL MXIMO PARA MATERIALES FRG

Estado de Esfuerzo General

Falla ocurre cuando uno de los tres esfuerzos principales es igualo excede la resistencia.

Estado de Esfuerzo Plano

Grfica de la teora de falla del esfuerzo normalmximo (ENM), para estados de esfuerzo plano. Losesta- dos de esfuerzo que se ubican dentro del lugargeomtrico de falla son seguros.


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CARGA ESTATICA

MATERIALES FRAGILESTEORA DEL ESFUERZO NORMAL MXIMO PARA MATERIALES FRG

Grfica de la lnea de carga.

Ecuaciones de Diseo


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CARGA ESTATICA

MATERIALES FRAGILESTEORA DE MOHR MODIFICADAEcuaciones de Diseo

Con base en los datos observados para el cuartocuadrante, la teora de Mohr se expande al cuarto

cuadrante

Datos de fractura biaxial de hierro fundido griscomparados con varios criterios de falla.


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CARGA ESTATICA

MATERIALES FRAGILESRESUMEN DE FALLAS DE MATERIALES FRGILESEcuaciones de Diseo

Grfica de puntos de datosexperimentales que se obtuvieron deensayos en hierro fundido. Tambin semuestran las grficas de tres teoras defalla de utilidad posible de materialesfrgiles. Observe los puntos A, B, C y D.Para evitar congestin en el primercuadrante, los puntos se han graficadopara A > B as como para el sentidoopuesto.


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CARGA ESTATICAINTRODUCCION A LA MECANICA DE FRACTURA ELASTICA LINEALDiseo Tolerante al Dao

Grietas existen en partes antes entrar en servicioGrietas pueden crecer durante servicio

Concentracin en crecimiento de grietas hastaque ste estado crtico: parte se retira delservicio

Inspeccin y mantenimiento esenciales paradecisin retirar partes antes que grieta alcance

tamao catastrfico. Por seguridad humana el gobierno y sus normas

ordenan inspecciones peridicas en busca degrietas.

IMPORTANTE: Peligros asociados con la fractura frgil sbitade los materiales llamados dctiles.


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CARGA ESTATICAINTRODUCCION A LA MECANICA DE FRACTURA ELASTICA LINEALLimite de aplicacin de los factores de Concentracin de EsfuerzosFactores de concentracin del esfuerzo elstico indican cargapromedio sobre parte para deformacin plstica

tiles para analizar cargas que podran causar fractura por fatiga.

Para estructuras de dimensiones conocidas precisamente: porejemp. el radio de curvatura en regiones de alta concentracin delesfuerzo.

Para grieta, imperfeccin, inclusin o defecto de un radiopequeo y desconocido

0Enfoque del factor de concentracin del esfuerzo sea intil.

Si radio de curvatura de la imperfeccin conocido , los esfuerzosextremadamente locales conduciran a deformaciones plsticaslocales. Factores de concentracin del esfuerzo NO VALIDOS no

genera criterios tiles para el diseo cuando existen grietas muydelgadas.


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CARGA ESTATICAINTRODUCCION A LA MECANICA DE FRACTURA ELASTICA LINEALFractura Cuasi-Estatica

Ecuacin de Griffith


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CARGA ESTATICAINTRODUCCION A LA MECANICA DE FRACTURA ELASTICA LINEAL

Modos de grieta y factor de intensidad del esfuerzo

Modos de propagacin de grieta.

modo I , el modo de propagacin de la grieta en apertura (MAS COMUN)

modo II es el dedeslizamiento

modo III es el dedesprendimiento


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Modos de grieta y factor de intensidad del esfuerzo Mediante funciones complejas Campo de esfuerzo en elemento dx dy en vecindad de punta de grieta dado

por


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F actor de intensidad del esfuerzo


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ecuaciones pueden reescribirse como


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Modos de grieta y factor de intensidad del esfuerzoF actor de intensidad del esfuerzo

Generalizando

: factor de modificacin de la intensidad del esfuerzo .

Disponible en tablas


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Modos de grieta y factor de intensidad del esfuerzoF actor de intensidad del esfuerzo


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Tenacidad a la fracturaF actor de intensidad del esfuerzo crtico o Tenacidad a la f ractura (K I C ) Valor critico del factor de intensidad del esfuerzo del modo I ,K IC , que marca elinicio de la propagacin de la grieta

Propiedad del material que depende de:

Material Modo de grieta Procesamiento

Relacin de cargas Estado de esfuerzo en zona de grieta

>

=


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Tenacidad a la fracturaF actor de intensidad del esfuerzo crtico o Tenacidad a la f ractura (K I C )

Metales

Polmeros y Cermicos

Para acero 4340

20 200

1 5

40 190

1600 800


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Tenacidad a la fracturaF actor de intensidad del esfuerzo crtico o Tenacidad a la f ractura (K I C ) Valores de K IC de algunos materiales deingeniera a temperatura ambiente

SUGERENCIA: Certificarmaterial especificado paraaplicacin ensayo estndar:Norma E399 de la Sociedad

Americana de Pruebas yMateriales (ASTM)

Tomar valores de tablas estil pero por gran cantidadde factores que afectan lafatiga s mejor .


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Tenacidad a la fracturaCriter ios para la fractura frgil

Operacin a baja temperatura (debajo de la temperaturaambiente)

Temperatura de transicin ductil-fragil Ratio Sy/Su

Sy/Su Capacidad pequea para absorber

deformacin plstica fractura fragil


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Tenacidad a la fracturaF actor de Segur idad

d l d


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EJEMPLO

prevencion de fallas carga de estatica

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