FACTOR DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS PARA PLACAS CORTAS CON EN TALLAS EN U DE UN SOLO LADO SOMETIDAS A TENSIÓN

Resumen

En este trabajo se presenta un estudio numérico para determinar el factor teórico de concentración de esfuerzos, componente fundamental en el di seño mecánico contra falla por fatiga , para placas cortas sometidas a tensión, de espesor uniforme, con entallas en forma de U en un so lo lado. Específicamente, el citado factor se detenninó para piezas cuya rel<tción ancho de placa (D) a sección mínima (d) es D/d = 1.2, para di versos valores del radio de entalla (r). Se presenta, además, los valores de la Longitud de Transición, es decir aquella longitud que define el umbral entre placa larga y placa corta. La determinación de los mencionados Ü1ctores de concentración se rea lizó utilizando la técnica de los elementos finitos, para determinar el esfuerzo máximo en las piezas estudiadas, empleándose para ello el elemento isoparamétrico cuadrilátero cuadrático. Los resultados del estudio, evidencian que no sólo la cortedad de la placa afecta la distribución general de esfuerzos en la zona de la entalla sino que además induce concentraciones de esfuerzo apreciablemente mayores que las correspondientes para placas largas, con consecuencias potencialmente severas para aquellos casos en los cuales se presenta fatiga metálica , con posibles reducciones imprevisibles de la vida útil de la pieza y en consecuencia de la falla prematura y súbita de la misma.

PALABRAS CLAVE: Factor de Concentración de Esfuerzos, Pieza Corta, Longitud de Transición, Elementos Finitos. Futiga.

ABSTRACT

This work undertakes a numerical study to ascertain thc theorctical stress concentration factor, a fundamental componen! in mechanical design against failurc fatigue, in short, unifonnly thick plates with U notches on one side and subject to tension. This factor was determined for different notch radii in pieces whosc p late thickness to mínimum section ratio D/d cqualed 2. The transition lcngth values dcfining the thrcshold betwecn long and short plates are also refcrred herein . Thc thcorcti.:al stress concentration factors of the platcs wcrc dctcrmin ed by resorting toa finitc elcment tcchniquc using isoparametric quadril atcral and quadratic clcmc nts. Not only does pi ate shortncss affcct thc general di stribution of stresscs in the vicinity of the notched arca, but it a l so induces stress concentrations appreciatively grcater than those of long pi ates, with potentially severc consequcnces in those cases a tfccted by metal! ic fatigue, such as prcmature and suddcn failure or unforeseen rcduction of thc usefu1 1ife of the piece.

KEY WORDS: Stress conccntration factor, short piece, transition length, tinite elcmcn ts, fatigue