Estudio de tensiones mediante fotoelasticidad
Enviado por Ninoka • 28 de Febrero de 2018 • 1.416 Palabras (6 Páginas) • 404 Visitas
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Determinación de la concentración de tensiones
La concentración de tensiones es un efecto geométrico sumamente localizado.
La presencia de cierto tipo de singularidades geométricas desfavorecen el desempeño resistente de piezas y componentes mecánicos, por lo tanto, deben ser eliminadas o corregidas al momento de su diseño.
La concentración de tensiones se hace presente en la zona donde se hallan los puntos concentradores de tensión. Se define al factor de concentración de tensiones Kt como el indicador del incremento de tensiones en la zona donde se da dicha concentración.
Para la obtención de los factores de concentración de tensiones se utiliza, el método de fotoelasticidad.
Normalmente los factores de concentración de tensiones se condensan en gráficos, ábacos o programas de cálculo.
Objetivo general
Visualizar la distribución de esfuerzos en piezas con sección transversal no constante, de tal manera que permita al observador usar adecuadamente los criterios de diseño para solucionar los problemas mecánicos en donde se presente la concentración de tensiones.
Comprender y apreciar la contribución del método fotoelastico en la optimización del diseño mecánico.
Objetivos específicos
-Conocer el método fotoelastico, sus procedimientos y vocabulario.
-Comprender conceptualmente y reconocer experimentalmente con el método fotoelastico el fenómeno de la concentración de tensiones que está presente en las piezas.
-Obtener experimentalmente el factor de concentración de tensiones que se presenta en una pieza de sección rectangular con una perforación transversal pasante en su zona media.
-Determinar la ubicación y magnitud de los esfuerzos máximos de la pieza al ser sometida a una solicitación de tracción.
-Comprender específicamente los conceptos de la técnica fotoelástica.
Introducción teórica del método
Se utilizaran placas o probetas de sección rectangular y espesor constante.
[pic 3]
Polariscopio circular de transmisión
1-Fuente de luz; 2-Polarizador; 3-Bastidor de carga para modelos; 4-Modelo cargado; 5-Analizador.
La tensión nominal “σ” de la pieza de sección rectangular constante sin perforación queda definida por:
σ = P / A
La tensión normal “” de la pieza perforada en la zona de la perforación queda definida por:[pic 4]
= P / [pic 5][pic 6]
= P / (e . (a - φ)) e= espesor de la placa; a= ancho de placa; φ= diámetro de perforación[pic 7]
Determinación del Kt
El coeficiente de concentración de tensiones Kt:
= / [pic 8][pic 9][pic 10]
Al usar luz blanca, en la imagen que entrega el polariscopio se podrán identificar líneas de colores denominadas “isocromáticas”.
Este cambio de colores se define como un “matiz de cambio” o “franja”.
Las franjas son bandas continuas que terminan en los bordes del modelo, siempre siguiendo un patrón circular; nunca se intersecan y siempre siguen un orden continuo.
Coeficiente de concentración de tensiones:
= / n= orden de franja; F1= valor de tensión de la franja de n=1 ; = tensión nominal de la pieza perforada.[pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]
O bien: = F / F= valor de tensión de la franja correspondiente[pic 15][pic 16]
Descripción del método a seguir para hallar tensiones
El ensayo se realizará en dos etapas:
La primera parte consiste en la verificación de la “calibración” de colores, a partir de la prueba que se haga sobre la probeta de sección constante sin perforación; se cargará la misma y la respuesta de la probeta será un color que se distribuye homogéneamente. Se buscará que aparezcan los colores de la tabla anterior y así será posible establecer la correlación color-tensión.
En la segunda parte se hará el reconocimiento de la probeta perforada sometida a tracción. A partir de esta imagen se deberá hacer el reconocimiento de la presencia de los distintos colores de la calibración para así asociarla a la distribución de tensiones alrededor del orificio. Se establecerán también los órdenes de franja correspondientes para establecer por esa vía las tensiones asociadas.
Con los datos obtenidos en la primera y segunda parte del ensayo, se calculará el Kt.
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