UNIDAD 3: ESFUERZOS EN EJES Y VIGAS

UNIDAD 3: ESFUERZOS EN EJES Y VIGAS

1. Torsión

   • Son los esfuerzos y las deformaciones en elementos de sección trasversal circular se someten a pares torsionales, o pares de torsión.
   • Ejes circulares en torsión
     • Las condiciones de equilibrio requieren que el sistema de estas fuerzas sea equivalente a un par de torsión interno T, igual y opuesto a T’.
       • Deformaciones en un eje circular
         • La distribución de esfuerzos en la sección transversal de un eje circular es estáticamente indeterminada.
       • Concentraciones de esfuerzo en ejes circulares.
         • La determinación de estos esfuerzos localizados puede llevarse a cabo por métodos de análisis experimental de esfuerzos o mediante el uso de la teoría matemática de la elasticidad.
       • Deformaciones plásticas en ejes circulares
         • Para la distribución de esfuerzo y el ángulo de torsión de un eje circular sometido a un par de torsión T, que la ley de Hooke se aplica en todo el eje.
       • Esfuerzos residuales en ejes circulares
         • Una región plástica se desarrollará en un eje sometido a un par de torsión suficientemente grande
   • Características de la deformación
     • Cuando un eje circular se somete a torsión, toda sección trasversal permanece plana y sin distorsión.
     • Deformaciones cortantes
       • La deformación cortante en una flecha circular varia linealmente con la distancia desde el eje de la flecha.
   • Esfuerzos en el rango elástico
     • Cuando el par de torsión T es tal que todos los esfuerzos cortantes en el eje se encuentran por debajo de la resistencia a la cedencia
   • Angulo de torsión en el rango elástico
     • Dentro del rango elástico, el ángulo de torsión es proporcional al par de torsión T aplicado al eje.
   • Ejes estáticamente indeterminados
     • los pares ejercidos sobre el eje por los apoyos y conexiones no pueden determinarse a partir del diagrama de cuerpo libre del eje completo.
   • Diseño de ejes de transmisión
     • son la potencia que debe transmitirse y la rapidez de rotación del eje.
   • Torsión de elementos no circulares
     • Para las distribuciones de deformación y de esfuerzo bajo una carga torsional se aplican solo a elementos con sección transversal circular.
   • Ejes huecos de pared delgada
     • En el caso de ejes huecos no circulares de pared delgada, puede obtenerse una buena aproximación de la distribución de esfuerzos en el eje por medio de un calculo sencillo.

2. Flexión

   • El estudio de flexión pura desempeña un rol esencial en el estudio de vigas (es decir, miembros prismáticos) sometidos a varios tipos de cargas transversales.
   • Deformaciones
     • Para calcular la deformación o el esfuerzo en un punto dado del miembro, primero se debe localizar su superficie neutra.
       • Esfuerzo y deformaciones en el rango elástico
         • Para miembros hechos de un material que sigue la ley de Hooke. La deformación normal varia linealmente con la distancia al eje neutro.
       • Deformaciones plásticas
         • Se analizo una viga rectangular hecha de un material elastoplástico, cuando la magnitud del momento flector se incrementó.
   • Miembros hechos de materiales compuestos
     • Considere la flexión de miembros hechos de varios materiales con diferentes módulos de elasticidad.
   • Concentraciones de esfuerzo
     • En cuanto a carga axial y torsión, los valores de los factores K se calculan suponiendo una relación lineal entre esfuerzo y deformación.
   • Esfuerzos residuales
     • Los esfuerzos residuales se obtienen aplicando el principio de superposición.
   • Carga axial excéntrica en un plano de simetría
     • En el caso general de carga axial excéntrica, la carga se reemplaza con un sistema de fuerza-momento localizado en el centroide.
   • Análisis de flexión asimétrica
     • El análisis de flexión pura se ha limitado a miembros que poseen al menos un plano de simetría y se someten a momentos que actúan en dicho plano.
   • Miembros curvos
     • El análisis de los esfuerzos producidos por flexión se limito hasta ahora a miembros rectos.
       • Los esfuerzos se producen por la aplicación de momentos iguales y opuestos a miembros inicialmente curvos.