mecanica de materiales

Mecánica de materiales
p´ mecatrónica
M.C. Pablo Ernesto Tapia González
Fundamentos de la materia:
La mecánica de los cuerpos deformables es una
disciplina básica en muchos campos de la ingeniería.
Para el diseño confiable de cualquier estructura o
máquina se requiere conocer el comportamiento de los
materiales al someterlos a diferentes tipos de cargas
Objetivo general:
Analizar los diferentes tipos de esfuerzos,
deformaciones unitarias y desplazamientos que pueden
aparecer en los elementos de una máquina para que el
alumno los distinga y calcule.
Temario:
1. Esfuerzo simple.
2. Deformación simple.
3. Torsión.
4. Momentos de inercia.
5. Cargas de flexión.
6. Esfuerzos en vigas.
7. Deformación en vigas.
8.Análisis de esfuerzos combinados en un punto.
INTRODUCCIÓN:
La mecánica de materiales amplía el estudio que se
inició en mecánica vectorial, pero existe una diferencia
obvia entre ambas.
El campo de la mecánica vectorial abarca
fundamentalmente las relaciones entre las fuerzas que
actúan en un sólido indeformable.
En contraste con la mecánica vectorial, la mecánica de
materiales estudia y establece las relaciones entre las
cargas exteriores aplicadas y sus efectos en el interior
de los sólidos, además no supone que los sólidos son
indeformables, sino que las deformaciones, por
pequeñas que sean, son de gran interés.
DE LOS SÓLIDOS RÍGIDOS
(ESTÁTICA, DINÁMICA)
MECÁNICA
DE LOS SOLIDOS DEFORMABLES
(RESISTENCIA DE MATERIALES)
DE LOS FLUIDOS
F
W
¿Causas por la que puede fallar la barra?
Fuerzas internas:
Son fuerzas de reacción en el interior de los cuerpos las
cuales actúan para equilibrarlo y evitar que se deforme
bajo la acción de cargas externas. Dichas
deformaciones se reflejan en esfuerzos dentro del
material.
CARGAS EXTERNAS QUE SE PUEDEN
APLICAR A UN MATERIAL
•Tensión
•Compresión
CARGAS
•Corte
•Torsión
•Flexión
¿Tipo de carga que soporta cada elemento en la prensa?
Las cargas se pueden ordenar
de las siguientes maneras:
•Concentradas
Por su posición
o distribución
•Distribuidas
•Uniformes
•No Uniformes
•Estáticas
Por la rapidez de
aplicación
•Impacto
•Fatiga
La mayoría de los cuerpos están sometidos a la acción
de varios fuerzas combinadas al mismo tiempo.
Consideraciones:
Los análisis que se han hecho para determinar los
esfuerzos en los materiales, debido a diferentes cargas,
se limitan por varias consideraciones que se hicieron en
la deducción de las fórmulas matemáticas que en este
curso serán utilizadas.
1.
2.
3.
4.
Consideraciones para cargas axiales:
El elemento es rectilíneo.
La sección transversal es constante.
La carga es axial, estática y central.
El elemento es homogéneo y de un solo material.
Esfuerzo normal simple:
Esfuerzo resultado de la aplicación
de cargas perpendiculares a la
sección transversal del elemento.
El análisis de cargas y
deformaciones resultan en una
ecuación para el cálculo de
esfuerzos normales debidos a
cargas axiales de tensión:
P
 
A
Esfuerzo normal simple:
Si la carga aplicada es axial pero de
compresión, el análisis de cargas y
deformaciones resultan en una
ecuación para el cálculo de esfuerzos
normales debidos a cargas axiales de
compresión:
P
 
A
Esfuerzo normal simple:
Esfuerzo resultado de la aplicación
de cargas perpendiculares a la
sección transversal de contacto.
El análisis de cargas y
deformaciones resultan en una
ecuación para el cálculo de
esfuerzos normales debidos a
cargas axiales de tensión:
P
b 
Ap
Diversos casos donde se aplica el esfuerzo de contacto
o aplastamiento:
Consideraciones para cargas cortantes:
1.
2.
3.
4.
El elemento es rectilíneo.
La sección transversal es constante.
La carga es transversal y estática.
El elemento es homogéneo y de un solo material.
Esfuerzo cortante simple:
Cuando las cargas aplicadas son paralelas a la sección
transversal del elemento, el análisis de cargas y
deformaciones resultan en una ecuación para el cálculo de
esfuerzos cortantes debidos a cargas axiales de corte:
V
 
A
Casos donde se aplica el esfuerzo cortante doble:
V
 
2A
Diversos casos donde se aplica el esfuerzo cortante simple:
Unidades de esfuerzo:
1. Sistema inglés
Lb/in2 = psi
2. Sistema métrico
Kg/cm2
3. Sistema internacional
(N/mm2 = MPa)
N/m2 = Pa