Solicitación
mecánica
Hola buenas ¡! Hoy les explicare lo que son
solicitaciones mecánicas, ahí voy...
¿Qué es una solicitación mecánica?
La
solicitación mecánica es una reacción interna de un material que se produce por
una fuerza externa aplicado en diferentes zonas del material y hay diferentes
tipos de esfuerzos como: tracción, compresión, flexión, cortadura y torsión.
Estos materiales son diseñados y ensayados con maquinaria para saber la fuerza,
la resistencia y la dureza del material (calidad).
Explicaremos
cada una de los cinco materiales:
Tracción
La tracción es una fuerza que se produce a un material que es estirada
por los extremos a llegar a un punto de rotura. Por ejemplo: si a un globo
desinflado le estiramos poco y le luego le soltamos, vuelve a su posición
inicial, si aumentamos la fuerza del estiramiento y luego soltamos, el globo medirá
mas de su medida inicial pero si nos pasamos del límite de estiramiento el
globo se campera (rotura). Te enseño
tres materiales a la hora de estirarlos:
Siempre en una probeta debe de garantizarse
la rotura dentro de las marcas. En todas se observa una forma que en los
extremos tiene más sección que la zona centrar para así garantizar la rotura en
la zona central.
Una
probeta cuando es sometido a una fuerza de tracción en ella, es estirando y
deformado. Cada vez que el material se va estirando poco a poco, la longitud y
la sección va cambiando y se va formando un cuello de estricción y luego la
rotura del material.
En esta
imagen te enseño las fases de tracción de un material:
Aquí nos fijamos en un ensayo. La parte azul es donde comienza el
estiramiento y cada vez por la parte central (rojo) va reduciendo la sección
formándose un cuello llamado estricción.
Maquinaria
de ensayo
El proceso
de este ensayo, la probeta se coloca en las mordazas y a continuación se
aplica una velocidad de estiraje y por último se registra la fuerza
alargamiento de la probeta y se consigue una diagrama.
Diagrama
de ensayo (resultados)
Este diagrama o curva nos indica la deformación
(alargamiento) del material provocado por una fuerza de tracción. Explicaremos
los cuatro puntos de la curva
Una vez que tenemos el diagrama (esfuerzo,
alargamiento) podemos transformarlo en tensión y deformación.
Explicaremos las fases del diagrama:
1- Zona elástica: Es el
primer tramo recto en el cual tenemos una
relación lineal entre la tensión aplicada y la deformación que sufre el
material, es decir, son deformaciones instantáneas que se da al material
mientras que se da una tensión y si cesa la tensión, la deformación del material vuelve a su
posición inicial. La tensión más
elevada que se alcanza en esta recta es llamada
límite de fluencia, es decir, que si
sobrepasa ese punto la probeta no volvería a su forma inicial (se quedaría
estirada).
2-
Punto
de Fluencia: Es un punto en que el material es irrecuperable, es decir, que
manteniendo la misma tensión, la probeta se sigue deformándose.
3-
Deformación:
Es cuando la probeta se sigue deformándose. En este punto se pueda apreciar
cómo va disminuyendo la sección y a su vez aumentando la sección de la probeta.
4-
Estricción:
Es a partir de ahora es cuando observamos como la reducción de sección se sitúa
en un punto en concreto (rotura dentro de la marca) y formándose el cuello de
estricción, después de este momento se sigue deformándose hasta la rotura del
material.
¿Qué
elementos de tracción se utilizan en un vehículo?
Especialmente se utilizan en cables, es
decir, cable del embrague, cable del freno de mano, cable para abrir el capó
del coche y cable del acelerador pero los coches de hoy en día no suelen tener
cables, son motores eléctricos que hacen esa función.
Normalmente se suelen utilizar para
aligerar el peso del vehículo en función del acero y también en la estructura
del vehículo como el chasis y la carrocería para que cuando en un accidente el
vehículo pueda absorber esa fuerza.
Vídeo de ensayo de tracción
Compresión:
La compresión es para
saber la resistencia de un material mediante un aplastamiento. Este
aplastamiento lo que hace es comprimir las partículas por lo que se reduce la
longitud y aumentar la sección. Por ejemplo: si a una pelota hinchada le
comprimimos con el pie, las partículas se comprimen hacia abajo, haciéndose una expansión sobre los costados
por lo que disminuye su altura. Te enseño tres materiales.
Ensayo
de compresión:
Se realiza con una maquina de comprimir.
Por ejemplo: la prensa hidráulica que se utiliza en los talleres o otro ejemplo
puede ser un gato hidráulico a la hora de subir el coche, quiero decir, cuando
subimos un coche y para no rallar el faldón, le colocamos un taco entre el gato
y el faldón y con una parte del peso del coche y del gato comprimimos el taco.
Los materiales más resistentes a la
compresión son el acero y el hormigón. Aunque el hormigón es muy malo en la
tracción, por eso se suelen utilizar ambos materiales porque el hormigón es
fuerte a la hora de comprimir y el acero es bueno a la hora de tracción y
compresión.
¿Qué
elementos de compresión se utilizan en un vehículo?
Generalmente y es muy importante en la
estructura del vehículo como el chasis. El chasis está construido por dos aceros(no
es así), uno más fuerte que el otro, es decir, en un choque frontal el acero del chasis (vano motor) se comprime
más fácilmente para primero amortiguar el golpe, luego está el otro acero que
es mucho más resistente y difícil de comprimir y así proteger a los ocupantes del coche
(habitáculo). En conclusión, los vehículos están hechos para deformarse desde
fuera y por dentro no mucho.
Vídeo de ensayo de compresión
Flexión
Es el esfuerzo al que está sometido un
elemento de una estructura cuando las cargas que actúan sobre el tienden a
doblarse. Es un conjunto de la tracción y la compresión, es decir, por una
parte comprimimos el material y por otra, el material tiende a estirarse a la
hora de doblarse.
Por ejemplo: si sentamos a una persona de
50 kilos en una banco de madera, la madera tiende a doblarse poco, si se
levanta la persona, la madera vuelve a su posición inicial pero si aumentamos a 100 kilos, la madera de
hundirá mas y no volvería a tu posición inicial, pero si aumentamos a 150
kilos, la madera se romperá.
Muy importante, hay dos tipos de materiales
que se suelen usar mucho en una ciudad: la madera y el acero porque son buenos
en la flexión.
Madera: Las vigas de las casas. Se colocan
encima de los muros (compresión) para aguantar el tejado.
Acero: se suelen usar muy bien en los
edificios, por ejemplo cuando hay un terremoto (japón).
Vídeo
a
continuación veremos un acero doblado
Cuando el acero es doblado, la parte externa se
estira y por la parte interna se contrae la
moldura
Vídeo de ensayo de flexión
Cortadura
Es cuando la fuerza que actúan sobre una
pieza tienden a cortarla. Por ejemplo: cuando cortamos un papel con una tijera,
las partículas del papel se separan o se deslizan entre ellas formándose la
cortadura.
Los materiales que se pueden cortar con una
tijera son: papel, cables, cinta decida, etc.
Los materiales que se pueden cortar con un
alicate o cizalla son: alambres de diámetro regular, cables con más sección,
alambres de acero (cizalla), etc.
-
Te
mostrare una maquina grande que pueden cortar acero de tiempo real.
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Te
mostrare una maquina que puede cortar acero mediante un láser y hacer formas
geométricas impresionantes.
Torsión
Es cuando las fuerzas que actúan sobre la
pieza tienden a retorcerse sobre su mismo eje.
¿Qué
elementos de torsión se utilizan en un vehículo?
El 80% por ciento de un vehículo está
formado por acero. Especialmente la barra de torsión de un vehículo se retuerce
sobre su eje como los palieres, cigüeña, el árbol de transmisión, tonillos,
etc. La madera no sirve para esta función ni el hormigón.
Os
preguntareis.. ¿Por qué los coches llevan dos o tres barras de torsión?
Porque
el chasis o la estructura del vehículo es rígido por lo que también se puede
retorcer a la hora de entrar a una curva por ejemplo y por eso se pone barras
de torsión. La barras de torsión se colocan para poder hacer la estructura
mucho mas rígida, con lo que se nota mucho al entrar una curva (no se te va
mucho el coche)
La mayoría de coches tienen que tener por lo menos una barra de torsión por la
parte delantera sitiada debajo del coche. Como te muestro en esta imagen: en la
parte central de la barra va amarrada en la cuna y en los extremos a las
bieletas de suspensión que van amarrado al amortiguador.
Te mostrare una barra llamado barra de
torreta situada en el vano motor. (Más rígido) da más rigidez al coche y van
situadas en las torretas de los amortiguadores.
Te mostrare una barra trasera. (Separado
del puente trasero).
Te mostrare una barra con el puente trasero
en un mismo conjunto.
Es muy importante que a la hora de cambiar
un palier de un coche, es saber si es resistente a la potencia del motor porque
si el palier resiste a 50 caballos pero tu motor tiene mucho mas, puede que no
resista y se parta como en la imagen.
Una vez me paso en el taller... os contare.
Cuando un tornillo está muy oxidado y cogemos la llave para desatornillar, se rompe
la cabeza del tornillo porque en el interior esta agarrado por lo que se
produce una torsión y rotura del material.
Otra cosa, cuando se cambia una culata
siempre se debe de cambiar los tornillos por unos nuevos y nunca volver a poner
los viejos porque los tornillos en si ya
están estirados (tracción) y tienen algo de torsión por están muy apretado.
Vídeo de ensayo de torsión de un acero:
Bueno, espero que os haya gustado y servido
de algo.
Un saludo!!!
