Introducción a la Resistencia

Introducción a la Resistencia

• La resistencia es una propiedad de los elementos mecánicos, que depende del material, el tratamiento, el proceso de creación de la geometría y la carga aplicada.
• Es fundamental considerar la resistencia de cada parte individual, ya que, incluso en conjuntos, las variaciones en las dimensiones, maquinado y la composición pueden afectar las resistencias.
• Los indicadores de resistencia son estadísticos, incluyendo la media, la desviación estándar y la distribución.
• Una carga estática es una fuerza o par constante aplicada a un elemento, sin cambios en la magnitud, el punto de aplicación o la dirección. Las cargas estáticas pueden ser axiales, cortantes, flexionantes o torsionales.
• El estudio de la resistencia estática se centra en las relaciones entre la resistencia y la carga estática, para asegurar material, tratamiento, fabricación, geometría satisfagan las necesidades de funcionalidad, seguridad, confiabilidad, competitividad, facilidad de uso, manufacturabilidad y comerciabilidad.
• Fallas pueden ser separaciones en piezas, deformaciones permanentes afectando la geometría, degradación de la confiabilidad, o alteración en su función por cualquier causa.
• La predicción de deformaciones o separaciones permanentes es un foco importante en el diseño.
• En diseños sensibles al esfuerzo, el diseñador debe considerar el esfuerzo medio y la resistencia media en puntos críticos.

Tipos de Carga y Diseño

• Las fotografías de partes falladas demuestran la importancia de la prevención de fallas en el diseño.
• El diseño debe considerar esfuerzos en una, dos o tres dimensiones y diferentes tipos de materiales (dúctiles y frágiles).
• Para el diseño de elementos mecánicos, el ingeniero debe tener acceso a datos de pruebas de resistencia del material.
• Las pruebas deben realizarse en piezas con las mismas características (tratamiento térmico, acabado superficial, tamaño) que las piezas en servicio.
• Un correcto análisis de carga permite asegurar un diseño óptimo, considerando elementos sometidos a carga flexionante, torsión, combinaciones de ambas o algún otro tipo específico.
• La precisión en los datos de ensayo es crítica para un buen diseño.
• Se debe tener cuidado con materiales que, a pesar de las pruebas realizadas, presentan fallas aún no explicadas.

Ensayos y Consideraciones en el Diseño

• El costo de los ensayos necesarios para garantizar la seguridad y confiabilidad de las partes mecánicas es aceptable si se fabrican en gran cantidad (como ocurre con electrodomésticos).
• Hay cuatro categorías de diseño según el contexto del programa de ensayos:
  • Las fallas pueden poner en peligro la vida humana o la producción en grandes cantidades.
  • Las partes se producen en cantidades moderadas, permitiendo un programa de ensayos más amplio.
  • Las cantidades producidas son muy pequeñas o la velocidad de diseño es muy alta, lo que desalienta los ensayos exhaustivos.
  • La parte ha fallado en las pruebas o el análisis debe centrarse en las causas de esa falla para su mejora.
• Las consideraciones en el diseño no deben limitarse a esfuerzos de fluencia, resistencia última, porcentaje de reducción de área o elongación, sino que deben considerar carga estática, dinámica, esfuerzos biaxiales o triaxiales, temperaturas extremas.