DISEÑO MECÁNICO “TEORIAS DE FALLAS” Universidad Antonio Nariño, Puerto Colombia / Ing. Jorge González Coneo

GENERALIDADES Una teoría de fallas es un modelo Físico- matemático mediante el cual se busca explicar y predecir el comportamiento de los materiales sometidos a diferentes tipos de carga, mediante estos modelo se puede estimar si un material alcanzará una condición en la que se considera fallará de acuerdo al criterio seleccionado. Universidad Antonio Nariño, Puerto Colombia / Ing. Jorge González Coneo

GENERALIDADES Por ejemplo, la teoría de la elasticidad es un campo teórico que trata sobre los materiales mientras se encuentran en el rango elástico y cumplen entre otras cosas con La Ley Generalizada de Hooke, mientras que la teoría de la plasticidad es un campo que abarca el comportamiento de los materiales una vez han superado su límite elástico o de forma mas amplia su esfuerzo de fluencia. Universidad Antonio Nariño, Puerto Colombia / Ing. Jorge González Coneo

TEORIAS DE FALLAS Existen muchas teorías de fallas pero las de uso común son: Teoría del Esfuerzo Normal Máximo Teoría del Esfuerzo Cortante Máximo Teoría de la Energía Máxima de Distorsión Teoría del esfuerzo Cortante Octaédrico Universidad Antonio Nariño, Puerto Colombia / Ing. Jorge González Coneo

ESFUERZO NORMAL MÁXIMO “Criterio de Rankine” Este modelo se utiliza exclusivamente para materiales fragiles y en este se considera que el material fallará cuando el valor del esfuerzo principal mas grande en magnitud alcance el valor de la resistencia a la tracción del material medido en un ensayo de tensión uniaxial. Se acostumbra a emplear un factor de seguridad para reducir el riesgo de falla Universidad Antonio Nariño, Puerto Colombia / Ing. Jorge González Coneo

ESFUERZO NORMAL MÁXIMO “Criterio de Rankine” El área sombreada representa el área segura. Si el esfuerzo de tracción o de compresión supera los límites mostrados en el gráfico el material fallará Universidad Antonio Nariño, Puerto Colombia / Ing. Jorge González Coneo

ESFUERZO CORTANTE MÁXIMO “Criterio de Tresca” Este modelo se aplica a materiales ductiles y en el se considera que el material fallará por fluencia cuando el esfuerzo cortante máximo alcance el valor del esfuerzo cortante crítico medido en un ensayo de tensión uniaxial. Universidad Antonio Nariño, Puerto Colombia / Ing. Jorge González Coneo

ESFUERZO CORTANTE MÁXIMO “Criterio de Tresca” El área sombreada es la zona segura. Universidad Antonio Nariño, Puerto Colombia / Ing. Jorge González Coneo

ENERGÍA MÁXIMA DE DISTORSIÓN “Von Mises – Hencky” Este modelo establece que la falla se producirá cuando la energía de distorsión por unidad de volumen debida a los esfuerzos máximos absolutos en el punto crítico sea igual o mayor a la energía de distorsión por unidad de volumen de una probeta en el ensayo de tensión en el momento de producirse la fluencia. Universidad Antonio Nariño, Puerto Colombia / Ing. Jorge González Coneo

ENERGÍA MÁXIMA DE DISTORSIÓN “Von Mises – Hencky” Este modelo establece que la distorsión en un material se debe a unos esfuerzos denominados deviatorios que son iguales a los esfuerzos principales restándole el esfuerzo hidrostático (promedio de los esfuerzos principales) Esfuerzos principales iguales a la suma del esfuerzo hidrostático mas los esfuerzos deviatorios Universidad Antonio Nariño, Puerto Colombia / Ing. Jorge González Coneo

ENERGÍA MÁXIMA DE DISTORSIÓN “Von Mises – Hencky” Si el esfuerzo equivalente o de Von Mises es igual o mayor al de fluencia el material fallará. Para el caso unidimensional el Esfuerzo de Von Mises queda como: El gráfico de la derecha, muestra la zona segura. Universidad Antonio Nariño, Puerto Colombia / Ing. Jorge González Coneo

ESFUERZO CORTANTE OCTAÉDRICO “Von Mises – Hencky” Este modelo conduce al mismo resultado que el de la máxima energía de distorsión. Considera que la falla se produce cuando un esfuerzo cortante denominado octaédrico alcanza un valor crítico. Universidad Antonio Nariño, Puerto Colombia / Ing. Jorge González Coneo

ASPECTOS FINALES Las teorías de fallas se acostumbra a combinar con los factores de seguridad adecuados y a incluir los factores de concentración de esfuerzo. También existen ligeras variaciones de acuerdo no solo al tipo de material sino a la forma de aplicación de la carga(estática, de impacto, de fatiga, etc). Universidad Antonio Nariño, Puerto Colombia / Ing. Jorge González Coneo