Todos los horarios son UTC - 3 horas




Nuevo topic Responder al topic  [ 73 posts ]  Ir a página Previo  1, 2, 3, 4, 5  Siguiente
Autor Mensaje
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Vie Ago 08, 2014 19:49 
Torino ZX
¡¡¡Vamos!!!


Arriba
  
 
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Mie Ago 13, 2014 9:05 
Torino ZX
Ya volví, dijo el boomerang…
Cuando hablamos del pirata Hooke (el que desculó cómo prever el comportamiento de una pieza antes de fabricarla), hicimos referencia a una magnitud llamada tensión mecánica. La tensión mecánica, está definida como el reparto de la fuerza que actúa entre la totalidad de los milímetros cuadrados de la sección que se banca esa fuerza.
El reparto se calcula dividiendo el valor de la fuerza por la cantidad de milímetros cuadrados de la sección resistente. El resultado de la división viene a significar cuántos kilos se banca un milímetro cuadrado de sección, e implica la suposición de que a cada milímetro cuadrado le toca la misma cantidad de kilos (como en los cálculos estadísticos del ingreso per cápita, donde te dicen que cada argentino gana $ 11000 por mes…), pero esto no es tan cierto en la realidad. Como en la sociedad, no siempre se les paga lo mismo a distintos operarios por hacer el mismo trabajo, o no todos los laburantes que cobran lo mismo trabajan por igual (ni todos los que tienen la misma cantidad de ventas pagan lo mismo de IVA).
En la cancha, resulta que algunos milímetros cuadrados, deben bancarse más kilos que otros (como en la fábrica…). A este fenómeno se lo conoce como concentración de tensiones. Resumiendo, la tensión de trabajo no es constante en la sección resistente. Así las cosas, algunos milímetros cuadrados trabajan más cerca del límite de elasticidad que otros, y por lo tanto, ante una sobrecarga, estarán más cerca de la rotura. Las causas de este fenómeno son múltiples, y pueden ser endógenas (de adentro del material) o exógenas (de afuera del material). Si bien esto se produce con todo tipo de cargas, con las cargas estáticas no produce mayores efectos perjudiciales, y prácticamente no se le da pelota, pero en las cargas variables produce muchas complicaciones (por razones que exceden el espíritu de esta obra, como dicen los que escriben los libros; de todos modos, si algún amigo quiere saberlo, con gusto se lo explico).
Ahora sí, estamos en condiciones de encarar la explicación de por qué nuestro cigüeñal va a morir por mucho que lo cuidemos (igual que nosotros…), pero será en la próxima (tal vez).
Continuará…


Arriba
  
 
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Mie Ago 20, 2014 20:41 
Torino ZX
Volvemos a la carga, dijeron los fondos buitres…
Definido el concepto (o como decía el ilustre Guillermo Nimo, el “consecto”) de concentración de tensiones, haremos un humilde listado de causas.

Las causas provenientes del interior del material (causas endógenas), pueden ser (entre otras):

* Granulometría (perdón por la palabrota) desigual de la estructura del material.
* Contracciones (y aún fisuras) por deformación heterogénea del material a causa del tratamiento térmico (temple).
* Impurezas en el material.
* Rechupes de colada (fisuras por enfriamiento brusco en el molde, burbujas por colada defectuosa, o por humedad en el molde, y una larga lista de etc.).
* Otras.

Las causas provenientes del exterior del material (causas exógenas) pueden ser (entre otras):

* Cambio brusco de sección de la pieza (por ejemplo: un disco con un eje en una sola pieza).
* Roscas.
* Chaveteros.
* Ranuras.
* Agujeros.
* Estrías.
* Terminación superficial (maquinado áspero por herramienta desafilada).
* Excentricidad de la carga (defectos de alineación, etc.)
* Uniones roscadas, remachadas, soldadas, pegadas, etc. en las que los elementos unidos tengan mucha diferencia de rigidez.
* Piezas montadas a presión.
* Otras.

En todos estos casos, cuando actúan cargas variables, se incrementa la influencia de lo desparejo del valor de la tensión localizada, que hace que por alguna de estas causas (o varias de ellas a la vez), la tensión en un determinado punto de la sección resistente, sea superior al límite de rotura, lo cual produce una miro-rotura…

Aquí comienza un proceso progresivo de rotura que trato de explicar a continuación.

A) La sección resistente se reduce en un pequeño porcentaje, y si recordamos que la tensión de trabajo es el resultado de repartir los kilos entre los milímetros cuadrados que los aguantan, al haber menos milímetros cuadrados que bancan los kilos, le tocan más kilos a cada uno. Es como si entre diez monos llevan una mesa caminando, y de repente uno se acalambra y larga… el peso de la mesa (que es el mismo) se lo deben bancar entre los nueve que quedan, con lo que cada uno debe aguantar cerca de un 10 % más ¿Se entiende?

B) La tensión media (la que se supone constante) se eleva.

C) La micro-rotura es otro concentrador de tensiones, con lo cual provoca un aumento de tensión en la zona vecina, que puede llevar a producir otra micro-rotura al lado.

D) Se crea un círculo vicioso: propagación de la grieta – reducción de la sección resistente – aumento de la tensión media – propagación de la grieta – y así, hasta que la sección se reduce tanto que la carga no es soportada por la pieza… y se hace mierda de repente, con una carga de trabajo normal.

Si se entendió el ciclo (espero confirmación ante escribano público), en la próxima diremos por qué se llama a este fenómeno “rotura por fatiga”.

Nos vemos, dijo Borges…
Continuará…


Arriba
  
 
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Jue Ago 21, 2014 1:34 
Desconectado
Torino ZX
Avatarde Usuario

Registrado: Vie Sep 19, 2008 13:26
Posts: 2814
Ubicación: Capital Federal
Excelente, siga nomás!!!


Arriba
 Perfil  
 
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Jue Ago 21, 2014 8:17 
Desconectado
Torino ZX
Avatarde Usuario

Registrado: Mie May 30, 2012 10:14
Posts: 2863
Ubicación: La Plata, Buenos Aires
Perfecto Dani!!

_________________
Claudio
Torino TS 73 con Tornado Reforma
Ika La Plata en Facebook
http://www.tutorino.com.ar/foro/topic11187.html


Arriba
 Perfil  
 
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Sab Ago 23, 2014 18:55 
Torino ZX
Ya estamos cerca, dijo el piloto árabe del avión del 11 – 9…
Como dijo Guarany, retomamos. Ya tenemos una idea de lo que es una tensión de trabajo, una tensión de fluencia, un coeficiente de seguridad… tal como estaban los piratas de la primera época. Efectivamente, creían que tenían a dios agarrado de las pelotas, hasta que empezaron a romperse piezas de pronto, sin sobrecargas, sin golpes, después de haber resistido perfectamente y haber trabajado bien por bastante tiempo…
Los muchachos empezaron a caer en desgracia con los empresarios, porque las roturas provocaban accidentes, que costaban vidas (que realmente no importaban mucho) y retrasos en los trabajos (que realmente los ponían tristes), y pérdidas económicas (que realmente los ponían rabiosos).
La primera explicación que hallaron los desorientados sabelotodos, fue por asociación: ¿Qué le pasó a la biela de la locomotora, que laburó sin parar tres años y de repente se hizo bosta? Sencillo: trabajó tanto sin parar, que se cansó… Se fatigó. Y así se dio en llamar a estas roturas: roturas por fatiga del material.
Los futuros nazis, no quedaron conformes con esta respuesta, y se pusieron a investigar qué era lo que realmente pasaba. Fue así que el ario Wöhler comenzó a investigar con criterio, a partir de analizar por qué no se cansaban las columnas de acero de los puentes y de los edificios, y sí se cansaban las bielas de acero de las locomotoras. Lo primero que notó era que, independientemente del material, la rotura por fatiga se manifestaba cuando había cargas variables, y por ahí empezó a buscar.
Todos hemos cortado algún alambre dulce doblándolo alternativamente con las manos. Todos sabemos que el alambre dulce no se corta a la primera flexión, sino que es preciso doblarlo varias veces hasta que se corta… bueno, el teutón pensó en hacer un dispositivo que doblara una pieza alternativamente, medir la fuerza que hacía al doblarla y contar cuántas veces había que repetir el ciclo para romperla… simple ¿No?
Bueno, así se hace el ensayo de resistencia a cargas repetidas, o ensayo de fatiga. La máquina es bastante simple, porque no copia el movimiento alternativo de las manos, sino que pone la probeta a girar, sometida a una carga de flexión constante. Seguramente alguno va a pensar que si la carga de flexión es constante, entonces no se produce una carga variable. Esto sería cierto si la probeta no girara, pero… para explicar cómo se logra flexión alternativa con carga constante, vamos a poner un ejemplo.
Habrán visto algún albañil subido a un tablón entre dos caballetes… bueno, el tablón está sometido a un esfuerzo de flexión, y se deforma sin romperse (por suerte pal albañil). Así, el tablón se curva, quedando el sector central más cerca del piso que los extremos apoyados en los caballetes. Esta deformación provoca que las fibras que están más abajo, se estiren, y las fibras que están más arriba, se acorten; esto es: la parte de abajo está sometida a tracción, y la parte de arriba está sometida a compresión. Si el albañil se baja, da vuelta el tablón y se sube otra vez, la deformación es la misma, pero la cara de abajo (que antes estaba arriba) se estirará (antes se había acortado), y a la inversa, la cara de arriba (que antes estaba abajo) se acortará (antes se había estirado)… ¿Se entiende?
Entonces, si en vez de hacer bajar al pobre albañil a cada rato, ponemos un peso que cuelgue, hacemos el tablón redondo, y lo ponemos a girar, queda una máquina como ésta:


Adjuntos:
Máquina de ensayo de fatiga 2.jpg
Máquina de ensayo de fatiga 2.jpg [ 59.39 KiB | Visto 183 veces ]
Arriba
  
 
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Sab Ago 23, 2014 18:56 
Torino ZX
Las dos cargas en lugar de una tienen como fin provocar una zona central que tiene flexión solamente; si se le pusiera sólo una carga, en toda la sección habría, además del esfuerzo de flexión, un esfuerzo de corte (el por qué de esto “escapa al espíritu de esta obra” :mrgreen: , pero estoy a disposición para aclararlo por mp).
¿Y cómo funciona la maquinola? ¡No se pierdan el próximo capítulo!
Continuará…


Arriba
  
 
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Dom Ago 24, 2014 16:55 
Torino ZX
¿Cómo seguía? Dijo Alzheimer…
¡Ah… sí! La maquinola.
Herr Wöhler se puso a estudiar la forma de relacionar la carga actuante con el número de veces que debía repetirse el ciclo para hacer cagar la pieza.
El ciclo lo lograba haciendo girar la probeta, de modo que en cada vuelta, una generatriz cualquiera (y como esa todas), debía estirarse y contraerse una vez. Luego, por cada vuelta, se tiene un ciclo de inversión completa de la carga actuante. Luego, para contar los ciclos, basta con contar las vueltas que da la probeta en la máquina. La máquina tiene entonces un motor (girarlo a mano sería un garrón) que se acopla en un extremo de la probeta, y un cuentavueltas (no cuenta rpm, sino cantidad de vueltas dadas, independiente del tiempo o la velocidad a que gira) que se acopla en el otro extremo. El cuentavueltas gira con toda la probeta mientras está entera, y cuando la probeta se rompe, la mitad que está acoplada al motor sigue girando, pero la mitad separada por la rotura queda quieta. Esto permitía que Herr Wöhler pudiera mientras tanto ir a mear durante la prueba, o bien empomarse a la secretaria :wink: , en lugar de tener que estar mirando la maldita probeta hasta que se cortara para anotar el número de ciclos con los que se rompía…
Resumiendo: el tipo acoplaba la probeta al motor, colocaba las pesas (anotado el valor de éstas en una planilla), ponía el cuentavueltas en cero, le daba marcha y se dedicaba a vivir normalmenteImagen. Cuando le parecía que debía estar rota, se asomaba, y si se había “rompido” (dijo Xipolitakis), anotaba el número en la planilla y ponía otra con una carga diferente…
Así fue que comenzó con una probeta altamente cargada, casi al punto de rotura. Naturalmente, se rompió a los pocos ciclos. Eso sólo no dice nada, de modo que el persistente germano se hizo construir muuuuuuuchas probetas, del mismo material, de las mismas dimensiones, y comenzó la larga tarea de tomar los datos de cada caso, volcando los resultados en un gráfico (siempre con la secretaria cerca :mrgreen: ).
A esta altura del partido, se habrán dado cuenta de que el ensayo de fatiga es largo, caro, aburrido (sobre todo si no se tiene una secretaria favorecida por la naturaleza…) y embolante.
A pesar de esto, observando el gráfico, el ario llegó a importantes descubrimientos. Uno de ellos, fue que a menor carga media, es necesario un mayor número de cicloss para romper una probeta. Otro, acaso el más importante, fue que por debajo de un determinado valor de carga, la probeta no se rompía, ni siquiera con un número de ciclos de cien millones.
Convencionalmente, este valor de carga, se conoce como “Tensión límite de resistencia a la fatiga, o tensión de Wöhler”, y es uno de los datos vitales para el cálculo de piezas que trabajan a cargas variables.
A continuación les muestro la descripción de las partes de la máquina de ensayos a la fatiga, y un gráfico típico de ensayo de fatiga.
En la próxima, les develo la causa de que nuestros cigüeñales van a morir irremediablemente…
Continuará…


Adjuntos:
Tensión de Wöhler 2.jpg
Tensión de Wöhler 2.jpg [ 12.19 KiB | Visto 3423 veces ]
Fatiga máquina 1.jpg
Fatiga máquina 1.jpg [ 25.99 KiB | Visto 3421 veces ]
Arriba
  
 
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Lun Ago 25, 2014 0:22 
Desconectado
Torino ZX
Avatarde Usuario

Registrado: Vie Sep 19, 2008 13:26
Posts: 2814
Ubicación: Capital Federal
Siga, siga que ta' bueno!!!


Arriba
 Perfil  
 
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Lun Ago 25, 2014 8:55 
Desconectado
Torino ZX
Avatarde Usuario

Registrado: Mie May 30, 2012 10:14
Posts: 2863
Ubicación: La Plata, Buenos Aires
Cada vez mejor.

_________________
Claudio
Torino TS 73 con Tornado Reforma
Ika La Plata en Facebook
http://www.tutorino.com.ar/foro/topic11187.html


Arriba
 Perfil  
 
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Jue Ago 28, 2014 15:11 
Torino ZX
Acá estamos de nuevo…
El gráfico o diagrama de ensayo de fatiga, es un gráfico trazado a partir de muchos ensayos individuales de probetas lo más parecidas posible (lo ideal sería que fuesen idénticas, pero también habría sido lo ideal que mi tía se hubiese casado virgen…). Es el resumen gráfico de una estadística. Es un ensayo largo y caro (como un divorcio, digamos…), y la curva que se traza por el sector más probable del conglomerado de resultados, presenta unas características similares a las de una hipérbola (sin alusiones personales para nadie), con una asíntota horizontal…
Queda algo como esto:


Adjuntos:
Gráfico de fatiga 8.jpg
Gráfico de fatiga 8.jpg [ 5.68 KiB | Visto 3388 veces ]
Arriba
  
 
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Jue Ago 28, 2014 15:19 
Torino ZX
Tranquilos; no me drogué ni estoy en pedo. Los matemáticos les pusieron esos nombres (en todo caso, los que se habían papeado son ellos…). Para que se entienda, una asíntota es una recta que se arrima indefinidamente a una curva, pero no la toca (creo que mi mano es una asíntota respecto del culo de mi vecina).
¿Qué significado físico tiene esa asíntota? Para nosotros, es el valor de tensión de ensayo a la fatiga, para el cual la pieza ya no se rompe. En otras palabras, si cada vez que ensayamos una probeta del lote, lo hacemos con una tensión menor que la probeta anterior, en un momento determinado, el ensayo duraría años, y se asume que ya no tiene sentido ensayar más probetas por debajo de esa tensión. Ese es el valor de tensión límite de resistencia a la fatiga del material de la probeta (σw).
O sea que si una pieza se diseña para trabajar con cargas repetidas, a una tensión de trabajo inferior a la tensión límite de resistencia a la fatiga, esa pieza no se rompe por fatiga (nada garantiza que no se rompa por impacto, o brutalidad manifiesta del que la usa; sólo asegura que no se romperá por cargas repetidas).
Ahora bien, como el gráfico es demasiado ancho, ya que los valores de ciclos de aplicación es muy elevado (del orden de miles de millones), lo que se hace “per no farla molto lunga”, es no representar en el eje horizontal el número de ciclos, sino el logaritmo de ese número (no soy culpable del nombre…), de modo que el eje se acorta bastante. Queda así:


Adjuntos:
Gráfico de fatiga  Número base 1.jpg
Gráfico de fatiga Número base 1.jpg [ 89.6 KiB | Visto 146 veces ]
Arriba
  
 
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Jue Ago 28, 2014 15:28 
Torino ZX
O sea que la curva se convierte en recta, y se quiebra haciéndose horizontal en el valor de la tensión de Wöhler (límite de fatiga, dicho en idioma vulgar).
¿Y qué tiene que ver este gráfico con la afirmación de que nuestros cigüeñales tienen partida de defunción con la fecha en blanco? Ahora podemos explicarlo.
El gráfico, así como quedó, me permite estimar con cuántos ciclos se rompe una pieza, para una tensión de trabajo superior a la de Wöhler. Por ejemplo, si quisiera utilizar una biela con una tensión de 250 MPa (megapascales), si el material de la biela tuviera un gráfico como éste, puedo estimar que a los cien mil (diez a la quinta) ciclos, tiene todos los números de la rifa para quebrarse. Si conozco el régimen y la relación de uso (cuántas horas al día), y la biela trabaja siempre a esa velocidad, hasta podría estimar más o menos cuándo cagará fuego (días más, días menos). Ahora, si proyectando en tiempo el número de ciclos me diera setenta años (en este caso daría muchísimo menos, pero no encontré otro gráfico afanado mejor para este propósito…), ¿Tiene sentido que dure eso cuando toda la máquina donde está colocada la biela se puede repodrir a los diez? He aquí el dilema.
Según los que lo han verificado (no tengo el cálculo a la vista), un cigüeñal de Ford T trabaja por debajo de la tensión de Wöhler, y según he oído, ésa es la razón por la cual no se han partido, ni se partirán nunca (en condiciones de trabajo normales; ahora si son usados para correr… es otra historia). Si en algún momento tengo acceso a los datos, podré verificar y confirmar la hipótesis. Aún así, y suponiendo que los que han hecho el cálculo estén en lo cierto, ¿Tiene sentido para el fabricante hacer trabajar un cigüeñal que dure eternamente, un block que dure eternamente, y aún todo un auto que dure eternamente? La respuesta es obvia: NO.
Y no tiene sentido porque la evolución natural de los diseños hará que aparezcan otros autos más veloces, o más cómodos, o más lindos, o todas esas cosas a la vez, que harán que pasado un determinado tiempo, nadie quiera tener esos autos. Les pasó a los rusos con las máquinas herramienta: los tornos que fabricaron en los ‘50s siguen funcionando y son confiables, pero son lentos para nuestra época, lo que los torna inútiles para competir con los nuevos, porque hacen lo mismo en menos tiempo, permitiendo fabricar las mismas piezas más baratas y de la misma (o de mayor) calidad…
Aquí nos vamos a introducir en dos conceptos importantes para el diseño:
Uno es el número base (Nb) . Este número es el que aparece en el gráfico justo debajo de donde se quiebra la recta, e indica el número de ciclos necesario para alcanzar el límite de resistencia a la fatiga. Se asume que si una pieza alcanzó este número de ciclos sin romperse, ya no se romperá por fatiga.
El otro es el número de vida útil. Ese lo explicamos en la próxima.
Continuará…


Arriba
  
 
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Vie Ago 29, 2014 8:57 
Desconectado
Torino ZX
Avatarde Usuario

Registrado: Mie May 30, 2012 10:14
Posts: 2863
Ubicación: La Plata, Buenos Aires
Ahí esta la razón por la que dicen (mecánicos de la vieja escuela con los he hablado) que los primeros cigüeñales de Tornado (doble filtro) son mucho mas duros que los últimos 7 bancadas, en aquella época el valor utilizado para el diseño del mismo se acercaría mas a la tensión de Wöhler que los últimos. Es así Daniel?
Te vuelvo a agradecer el tiempo y el esfuerzo que dedicas a que nuestra mente se aleje de la de un simio.

_________________
Claudio
Torino TS 73 con Tornado Reforma
Ika La Plata en Facebook
http://www.tutorino.com.ar/foro/topic11187.html


Arriba
 Perfil  
 
 Asunto: Re: Resistencia de materiales y cálculo de elementos de máquinas
NotaPosteado: Vie Ago 29, 2014 19:31 
Torino ZX
Impecable Profesor.


Arriba
  
 
Mostrar posts previos:  Ordenar por  
Nuevo topic Responder al topic  [ 73 posts ]  Ir a página Previo  1, 2, 3, 4, 5  Siguiente

Todos los horarios son UTC - 3 horas


¿Quién está conectado...?

Usuarios navegando este Foro: No hay usuarios registrados visitando el Foro y 0 invitados


No puedes abrir nuevos topics en este Foro
No puedes responder a topics en este Foro
No puedes editar tus posts en este Foro
No puedes borrar tus posts en este Foro
No puedes enviar adjuntos en este Foro

Buscar:
Saltar a:  
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group

[ Time : 0.613s | 14 Queries | GZIP : Off ]