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Esfuerzo y Factor de seguridad, Jenrri Muñoz Sánchez - Coggle Diagram
Esfuerzo y Factor de seguridad
Esfuerzo normal
Es aquel que tiene una dirección normal (perpendicular) a la cara sobre la cual actúa; es de tracción, si el esfuerzo jala de la cara (la flecha apunta desde la cara hacia fuera), tratando de separar el elemento en el punto donde está aplicado y en la dirección del esfuerzo.
El esfuerzo normal es de compresión, si éste empuja la cara (la flecha apunta hacia la cara), tratando de comprimir el punto en la dirección de dicho esfuerzo.
Esfuerzo cortante
Tiende a cortar o cizallar el elemento en una
dirección tangente a la cara sobre la cual actúa.
El esfuerzo cortante actúa paralelo a las caras de los cubos, en pares (parejas) sobre caras opuestas, lo cual tiende a distorsionar el cubo en una forma de romboide.
Elemento infinitesimal
El esfuerzo se define como la fuerza por unidad de área (MPa).
En un elemento sometido a ciertas fuerzas, por lo general el esfuerzo se distribuye como una función que varía constantemente dentro del continuo del material.
Cada elemento infinitesimal del material puede experimentar esfuerzos diferentes al mismo tiempo.
Estos elementos infinitesimales se modelan generalmente como cubos.
Se considera que los componentes del esfuerzo actúan sobre las caras de estos cubos de dos modos diferentes.
Esfuerzo aplicado
Para llevar un cuerpo a su límite elástico se debe aplicar un esfuerzo, que debe ser medible. Por ello se realiza el ensayo de tracción o ensayo de tensión, consistente en someter una probeta normalizada del material que se quiera estudiar, para someterla a un esfuerzo axial de tracción hasta que la probeta llegue a su punto de quiebre. De esta manera se mide la resistencia de un material a una fuerza estática, o aplicada lentamente.
Cortante directo
Estos tipos de carga ocurren principalmente en conexiones con pernos, atornilladas o remachadas.
Los modos de falla posibles son por cortante directo del conector (clavo, remache o tornillo), falla por contacto del conector o material envolvente, o desgarramiento del material que envuelve el conector.
El cortante directo ocurre en situaciones donde no está presente la flexión.
Factor de seguridad
El coeficiente de seguridad o factor de seguridad es un índice de la seguridad que cabe esperar de un determinado diseño desde el punto de vista de su resistencia mecánica.
La forma más usual de definir el coeficiente de seguridad de un diseño mecánico es una de las siguientes:
Como cociente entre la resistencia del material (S) y la tensión realmente existente (σ):
Como cociente entre la fuerza última o máxima para un funcionamiento correcto (Fu) y la fuerza realmente existente (F):
En el proyecto de elementos mecánicos, existen dos alternativas para incluir un coeficiente de seguridad en el diseño:
Mayorar las fuerzas realmente esperadas, multiplicándolas por el coeficiente de seguridad (coeficiente de seguridad de mayoración de carga).
Minorar la resistencia realmente esperable del material, dividiéndola por el coeficiente de seguridad (coeficiente de seguridad de minoración de resistencia).
Un valor del coeficiente de seguridad superior a la unidad indica seguridad ante el fallo, tanto mayor, cuanto más elevado sea su valor, mientras que un valor inferior a la unidad indica inseguridad o probabilidad elevada de que ocurra el fallo. En función de la variabilidad de las cargas aplicadas y las propiedades del material, cada valor del coeficiente de seguridad se puede asociar a una probabilidad de fallo o de supervivencia de la pieza analizada.
Jenrri Muñoz Sánchez
7-D