En ingeniería , la resistencia al corte es la resistencia de un material o componente contra el tipo de falla estructural o de fluencia cuando el material o componente falla en el corte . Una carga cortante es una fuerza que tiende a producir una falla por deslizamiento en un material a lo largo de un plano paralelo a la dirección de la fuerza. Cuando se corta un papel con unas tijeras, el papel falla al cortarse.
En ingeniería estructural y mecánica , la resistencia al corte de un componente es importante para diseñar las dimensiones y los materiales que se utilizarán para la fabricación o construcción del componente (por ejemplo , vigas , placas o pernos ). En una viga de hormigón armado , el propósito principal de los estribos de las barras de refuerzo (barras de refuerzo) es aumentar la resistencia al corte.
Ecuaciones
Para esfuerzo cortante aplica
dónde
- es el principal estrés y
- es un estrés principal menor.
En general: los materiales dúctiles (por ejemplo, el aluminio) fallan en el cizallamiento, mientras que los materiales quebradizos (por ejemplo, el hierro fundido) fallan en la tensión. Ver resistencia a la tracción .
Calcular:
Dada la fuerza total en el momento de la falla (F) y el área resistente a la fuerza (por ejemplo, la sección transversal de un perno cargado en cortante), la resistencia máxima al cortante () es:
Para esfuerzo cortante promedio
dónde
- es el esfuerzo cortante promedio,
- es la fuerza cortante aplicada a cada sección de la pieza, y
- es el área de la sección. [1]
El esfuerzo cortante promedio también se puede definir como la fuerza total de como
Esta es solo la tensión promedio, la distribución de la tensión real no es uniforme. En aplicaciones del mundo real, esta ecuación solo proporciona una aproximación y el esfuerzo cortante máximo sería mayor. La tensión no suele distribuirse por igual en una pieza, por lo que la resistencia al corte debería ser mayor para tener en cuenta la estimación. [2]
Comparación
Como una guía muy aproximada que relaciona las resistencias a la tracción, el rendimiento y el corte: [3]
Material | Relación de fuerza máxima | Relación de fuerza de producción |
---|---|---|
Aceros | USS = aprox. 0,75 * UTS | SYS = aprox. 0.58 * TYS |
Hierro dúctil | USS = aprox. 0,9 * UTS | SYS = aprox. 0,75 * TYS. |
Hierro maleable | USS = aprox. 1.0 * UTS | |
Hierro forjado | USS = aprox. 0.83 * UTS | |
Hierro fundido | USS = aprox. 1.3 * UTS | |
Aluminios | USS = aprox. 0,65 * UTS | SYS = aprox. 0.55 * TYS |
USS: Resistencia máxima al cizallamiento, UTS: Resistencia máxima a la tracción, SYS: Esfuerzo de fluencia al cizallamiento, TYS: Esfuerzo de fluencia a la tracción
No hay valores estándar publicados para la resistencia al corte como con el límite elástico y la tracción. En cambio, es común que se calcule como el 60% de la resistencia máxima a la tracción. La resistencia al corte se puede medir mediante una prueba de torsión donde es igual a su resistencia a la torsión. [4] [5]
Material | Estrés máximo ( Ksi ) | Esfuerzo final ( MPa ) |
---|---|---|
Fibra de vidrio / epoxi (23 o C) [6] | 7.82 | 53,9 |
Cuando se desean valores medidos a partir de muestras físicas, se encuentran disponibles varios estándares de prueba, que cubren diferentes categorías de materiales y condiciones de prueba. En los EE. UU., Las normas ASTM para medir la resistencia al corte incluyen ASTM B831, D732, D4255, D5379 y D7078. A nivel internacional, las normas de prueba ISO para resistencia al corte incluyen ISO 3597, 12579 y 14130. [7]
Ver también
Referencias
- ^ Hibbeler, Russell. Mecánica de materiales . ISBN 1-292-17828-0. OCLC 1014358513 .
- ^ "Libro electrónico de mecánica: esfuerzo cortante y de rodamiento" . www.ecourses.ou.edu . Consultado el 14 de febrero de 2020 .
- ^ "Resistencia al corte de los metales" . www.roymech.org .
- ^ "Resistencia al corte - Instron" . www.instron.us . Consultado el 14 de febrero de 2020 .
- ^ Portl; Portl, bolt com; Tornillo; Empresa, Fabricación; St, Inc 3441 NW Guam; Portl; PT547-6758, OR 97210 EE. UU. Horario: de lunes a viernes de 6 a. M. A 5 p. M. "Cálculo de rendimiento y resistencia a la tracción" . Portland Bolt . Consultado el 14 de febrero de 2020 .
- ^ Watson, DC (mayo de 1982). Propiedades mecánicas del compuesto epoxi de fibra de vidrio E293 / 1581 y de varios sistemas adhesivos (PDF) (Informe técnico). Fuerza Aérea Wright-Patterson, Ohio: Laboratorios Aeronáuticos Wright de la Fuerza Aérea. pag. 16 . Consultado el 24 de octubre de 2013 .
- ^ S. Grynko, "Explicación de las propiedades del material" (2012), ISBN 1-4700-7991-7 , pág. 38.