Calculación de ejemplo: Diseño de una balsa bajo condiciones de carga combinadas
El diseño de un eje que pueda soportar condiciones de carga combinadas requiere entender los tipos de tensiones implicadas y cómo interactúan. Los ingenieros utilizan cálculos específicos para garantizar la fuerza y durabilidad del eje bajo diversas fuerzas.
Tipos de cargas en una balsa
Las piezas suelen experimentar múltiples tipos de cargas simultáneamente, incluyendo la torsión, la doblación y las fuerzas axiales. Cada carga contribuye al estrés general experimentado por el eje.
Cálculo de las Destacaciones Combinadas
Para determinar el máximo estrés, los ingenieros calculan las tensiones individuales de la torsión, la doblación y las cargas axiales. Estos se combinan luego utilizando el principio de la superposición. El estrés combinado se verifica contra los límites permitidos del material.
Cálculo de ejemplo
Supongamos que un eje experimenta un estrés de la cizaña torsional de 50 MPa, un estrés de flexión de 30 MPa y un estrés axial de 20 MPa. El estrés equivalente se puede estimar utilizando el criterio de von Mises:
σequivalente] = √[(σb] + σa)2 + 3τ2]
Donde:
- σb = tensión de flexión = 30 MPa
- σa = estrés axial = 20 MPa
- τ = estrés de lana = 50 MPa
Cálculo:
σequivalente = √[(30 + 20)2 + 3(50)2] = √[502 + 3×2500] = √[2500 + 7500] = √10000 = 100 MPa
El material del eje debe tener un estrés permitido superior a 100 MPa para garantizar la seguridad bajo estas cargas combinadas.