Tensiones internas
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Sumario
Concepto
Es un Conjunto de fuerzas y momentos estáticamente equivalentes a la distribución de tensiones sobre el área de esa sección transversal en el interior de un cuerpo. Los esfuerzos sobre una sección transversal plana Σ de una Viga es igual a la integral de las tensiones t sobre esa área plana. Normalmente se distingue entre los esfuerzos perpendiculares a la sección de la viga (o espesor de la placa o lámina) y los tangentes a la sección de la viga (o superficie de la placa o lámina).
Esfuerzo normal (normal o perpendicular al plano considerado), es el que viene dado por la resultante de tensiones normales σ, es decir, perpendiculares, al área para la cual se pretende determinar el esfuerzo normal. Esfuerzo cortante (tangencial al plano considerado), es el que viene dado por la resultante de tensiones cortantes τ, es decir, tangenciales, al área para la cual se pretende determinar el esfuerzo cortante.
Por tanto las tensiones internas son las que están en el interior de los elementos y son las que mantienen unidas todas las partes del cuerpo.
Tipos de tensiones internas
Tensión Axial: realiza la acción de tirar y se representa por la fuerza de tracción (tendencia al alargamiento) y de compresión (tendencia a acortarlo).
Tensión Cortante: realiza la acción de deslizamiento de una porción de la sección respecto a la otra.
Momento flector: realiza la acción de curvar el cuerpo o flexionarlo respecto a los ejes Y o Z.
Momento torsor: realiza la torsión sobre el sólido.
Calculo
Para calcular la tensión interna, se puede considerar que este proceso ocurre en dos pasos. El cuerpo intente expandirse (o contraerse) una cantidad Δ L; en un segundo lugar el solido en contacto con el cuerpo ejerce una fuerza para comprimirlo (o expandirlo) y mantenerlo en su longitud original, lo que daría una fuerza por unidad de área en cualquiera de las direcciones.
Sistema automático para determinar tensiones internas
El sistema para la determinación automática de tensiones residuales internas empleando bandas extensométricas (MTS3000) Las tensiones residuales internas que ocurren en los componentes sin síntomas visibles influyen sobre el comportamiento de resistencia de los mismos. Por tanto el objetivo es determinar las tensiones internas que existen en los componentes para tenerlas en cuenta a la hora de dimensionar los componentes.
Con el método de taladro se realiza una pequeña perforación de 1.6 mm de diámetro y se mide cualquier variación de la deformación mediante bandas extensométricas.
Ahora SINT Technology ofrece una cadena de medición completa que facilita la realización de este proceso. Se emplea una fresa rotando a 300 000 revs./min, cuyo avance es efectuado por un motor de velocidad gradual, para realizar la perforación. Las variaciones en la deformación que ocurren a causa de la perforación paso a paso de la pieza son detectadas por una roseta extensométrica especialmente diseñada para este proceso.
El procesado de señal se realiza de forma completamente digital. Además de las funciones de control del sistema, el paquete de software incluye cuatro diferentes algoritmos de evaluación. Todo el proceso de medición se controla por PC. Esto asegura un alto grado de precisión de medición así como una óptima reproducibilidad.
Tecnologías basadas en bandas extensométricas
Esta tecnología se emplean a menudo para determinar las tensiones internas:
- el método de núcleo anular ("ring core method"),
- el método de taladro ("hole drilling method").
La característica común de ambos métodos es que tras la instalación de la roseta extensométrica sobre la pieza se perturba el estado de la tensión interna mediante una interferencia mecánica. Después de dicha interferencia las tensiones internas causan deformaciones en la superficie de la pieza que se miden con las bandas extensométricas y posteriormente se utilizan para calcular el estado te la tensión interna. Con el método de núcleo anular se extrae una ranura en forma de anillo al rededor de la banda extensométrica en cuestión. Con el método de taladro, se emplea una fresa para taladrar un agujero en el centro de la roseta extensométrica. Para este propósito se pueden emplear dos métodos alternativamente: El método integral: El resultado del método integral es el valor promedio de las tensiones internas a lo largo de toda la profundidad.
El método de taladro de alta velocidad
SINT Technology ofrece el sistema MTS3000 para el método de taladro de alta velocidad. Se emplea una fresa con una velocidad de rotación de 300,000 rpm impulsada por un motor de paso para la perforación. Las deformaciones que se producen debido a la perforación paso a paso de la pieza se registran con una roseta extensométrica especialmente diseñada para éste método.
