MECANICA DE MATERIALES

Diseño de Elementos de
Máquinas
M.C. Pablo Ernesto Tapia González
Resistencia estática:
La resistencia de un elemento de máquina es una
propiedad completamente independiente de que se
someta o no a la acción de una carga o fuerza.
Aquí se estudiará la relación entre la resistencia de un
elemento de máquina y su carga estática previsible, a
fin de seleccionar el material y las dimensiones óptimas
para cumplir el requisito de que la parte no llegue a
fallar estando en servicio.
Factor de seguridad:
Los elementos de máquina pueden ser diseñados para
garantizar que soporten una cierta cantidad de carga,
evitando que se sobrepase el límite de resistencia del
material con el que se construyó.
La relación entre la resistencia del material y el esfuerzo
que producen las cargas que soporta se conoce como
factor de seguridad.
S
Re sistencia
FS 


C arg a
Teorías de falla:
A lo largo del tiempo, se han desarrollado diversas
teorías para determinar el punto en el que la carga
sobrepasará la resistencia de un material.
Dichas teorías han ido evolucionando para dar paso a
nuevas y más precisas conclusiones para definir el
factor de seguridad en un elemento de máquina con
cargas, dimensiones y materiales específicos.
Teorías de falla para materiales dúctiles:
Teoría del esfuerzo normal máximo (TNM): la falla
ocurre cuando uno de los esfuerzos principales iguala
la resistencia máxima.
FS 
Sut
FS 
S uc
1
2
Teorías de falla para materiales dúctiles:
Teoría del esfuerzo cortante máximo (TCM): la falla
ocurre cuando el esfuerzo cortante máximo es mayor a
la mitad de la resistencia a la cedencia.
FS 
0.5S y
 max
Teorías de falla para materiales dúctiles:
Teoría de energía de distorsión o de von Mises Hencky
(TMH): la falla ocurre cuando la energía que se aplica
a un elemento triaxial sobrepasa la resistencia a la
cedencia.

2
eq
      x y  3

2
eq
     1  2
2
x
2
1
FS 
2
y
2
2
Sy
 eq
2
xy
Teorías de falla para materiales frágiles:
Teoría del esfuerzo normal máximo (TNM): la falla
ocurre cuando uno de los esfuerzos principales iguala
la resistencia máxima.
FS 
Sut
FS 
S uc
1
2
Teorías de falla para materiales frágiles:
Teoría de Mohr-Coulomb (TMC): la falla ocurre
cuando uno de los esfuerzos principales iguala la
resistencia máxima.
1
1  2


FS
Sut Suc
Teorías de falla bajo carga estática:
Materiales dúctiles:
1. TNM.
2.TCM.
3.TMH.
Materiales frágiles:
1. TNM.
2.TMC.