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Tipos de Esfuerzos y Cargas
Esfuerzo mecánico
Representan las fuerzas internas que actúan dentro de un material cuando se le aplica una carga externa.
Su unidad en el SI es el pascal (Pa), que equivale a N/m².
Formula:
Relación causa-efecto
Causa
La carga es una acción externa que actúa sobre el material.
Intenta cambiar la forma, el tamaño o la posición del material. La carga es la causa inicial del fenómeno mecánico.
Ejemplos:
Colgar un peso de una barra.
Empujar una columna.
Apoyar un objeto sobre una viga.
Efecto
El esfuerzo mecánico es la respuesta interna del material a la carga aplicada.
Permite que el material resista la carga. Determina si el material se mantiene íntegro o falla.
Ejemplos:
Las partículas internas se atraen o jalan entre sí.
Resistencia interna es el esfuerzo de tracción.
Principales tipos de esfuerzos
Las estructuras producen en sus elementos fuerzas que tratan de deformarlos denominadas esfuerzos.
Hay 5 tipos de esfuerzos
Compresión
Cuando las fuerzas tienden a chafarlo o aplastarlo.
Cortante
Cuando las fuerzas tienden a cortarlo.
Tracción
Cuando las fuerzas tienden a estirarlo o alargarlo.
Flexión
Cuando las fuerzas tienden a doblarlo.
Torsión
Cuando las fuerzas tienden a retorcerlo.
Tipos de cargas
Origen
Gravitacionales
Ambientales
Por Deformación Impuesta
Magnitud y Tiempo
Estática
Permanecen constantes a lo largo del tiempo o varían muy lentamente.
Dinamica
Varían rápidamente, generan vibraciones, sacudidas o impactos.
Distribucion de area o lineal
Concentradas
Puntuales, aplicadas en un punto específico
Distribuidas
Repartidas sobre una superficie o línea.
Características y efectos
En sistemas electromecánicos, cargas generan esfuerzos internos que interactúan de forma combinada y no aislada, como en ejes requiriendo diseño para resistir estas tensiones simultáneas y evitar fallas por fatiga o rotura, crucial para la integridad de motores, transmisiones y estructuras.
Estructuras
Carga
Dinámica y estática
interacción
Un panel de control vibra (dinámico) sometiendo los soportes a fatiga por ciclos de compresión/tracción y flexión, que deben ser diseñados para durar miles de ciclos sin fallar.
Esfuerzo
Combina tracción, compresión y flexión
Vigas y soportes
interacción
Una viga de chasis soporta cargas distribuidas (flexión) y concentradas (cortante), requiriendo refuerzos (estribos) en zonas de alto cortante.
Carga
Peso, vibraciones, impacto.
Esfuerzo
Flexión y cortante
Ejes
interacción
Un eje de transmisión sufre flexión (por peso) y torsión (por potencia) simultáneamente, combinándose en un esfuerzo de flexión-torsión que puede causar fractura por fatiga.
Torcion
Por la transmisión de potencia (torque).
Flexion
Por peso propio o cargas transversales (engranajes, poleas)
caracteristicas
Torsión
Falla
Fracturas en espiral (como en un tornillo).
Ejemplo:
Eje de transmisión de un auto, destornillador al apretar.
Deformación
Deformación helicoidal.
Flexión
Falla
Fisuras por tracción en la parte inferior, compresión en la superior, o pandeo.
Ejemplo:
Una viga, una tabla saltando sobre ella
Deformación
Curvatura
Cortante
Falla
Corte o fractura a lo largo del plano de deslizamiento
Deformación
Deformación angular, como si las capas se resbalaran
Ejemplo:
Tijeras cortando papel, remaches en una unión
Efectos de cada tipo de esfuerzo
.
compresión
Falla
Pandeo o o aplastamiento (en materiales frágiles).
Ejemplo:
Columna de un edificio, patas de una mesa.
Deformación
Acortamiento, abultamiento lateral
Tracción
Deformación
Alargamiento (deformación elástica o plástica).
Ejemplo:
Cables de un puente colgante, muelle elástico.
Falla
Rotura frágil o dúctil (gran alargamiento antes de romperse).
Referencias
https://www.ieslosalbares.es/tecnologia/Estructuras/tipos\_de\_esfuerzos.html
https://www.ferrovial.com/es/stem/carga-estatica/
https://skyciv.com/es/docs/tutorials/load-tutorials/types-of-loads/
https://www2.feandalucia.ccoo.es/docu/p5sd8567.pdf
Introduccion a la mecánica del sólido, Autores: Zubizarreta, Víctor - Ros, Antonio, ISBN: 9788416277483, 9788416277476, Editorial: Dextra Editorial, Año de Edición: 2015
Mapa mental 1, Mecánica del solido, Yair Navarro Salmerón