¿Qué es una concentración de estrés?
La concentración de tensión
es un fenómeno que puede ser causado por un orificio, curva afilada o defecto en un objeto cuando se aplica la fuerza. Esto se debe al hecho de que las irregularidades en la estructura de un objeto tenderán a dar como resultado una acumulación de estrés en ciertas áreas. Esas ubicaciones se denominan típicamente concentraciones de estrés, ya que representan áreas donde se aumentan las fuerzas de estrés. Un objeto que tiene una estructura bastante uniforme tenderá a ser mucho más resistente que un objeto similar que tiene una o más concentraciones de estrés. Esto se debe al hecho de que el aumento de la presión que se encuentra en una concentración de estrés generalmente deja un objeto mucho más vulnerable al daño al romper, agrietarse o romperse de alguna otra manera.
Cuando la estructura de un objeto es bastante uniforme, el estrés tenderá a distribuirse de manera uniforme en toda la sustancia. Una forma de visualizar esto es una tabla plana con líneas de fuerza espaciadas uniformemente que corren a lo largo de la superficie. Si se perfora un agujero en eltablero, cualquier estrés aplicado a la junta se concentrará a ambos lados del agujero. Esto se debe al hecho de que las líneas de fuerza no pueden pasar a través del material que se eliminó cuando se perforó el agujero. Las líneas de fuerza deben rodear el agujero, lo que resulta en áreas de estrés concentrado, lo que hace que el tablero sea más probable que se rompa en ese lugar, si se aplica un exceso de fuerza.
Prácticamente cualquier objeto que carece de una estructura completamente uniforme contendrá algún tipo de concentración de estrés. Si la sustancia de la que está hecho un objeto contiene contaminantes o defectos, no importa cuán pequeña, tenderá a dar como resultado la concentración de líneas de fuerza. Eso hace que sea especialmente importante eliminar cualquier contaminante al construir objetos que se someterán a mucho estrés. Las pequeñas grietas también dan como resultado una concentración de estrés, lo que puede conducir a fracturas mucho más grandes con el tiempo.
el geométricoLa estructura de un objeto también puede dar lugar a la concentración de estrés. Algunos ejemplos comunes incluyen vigas huecas y de ángulo recto, y ejes con surcos circunferenciales o filetes de hombro. Cada una de estas formas tiene un patrón diferente de concentración de estrés, lo que puede provocar la falla de un objeto o componente en ciertas circunstancias. Debido a la falta de cualquier material de soporte en el centro, un haz cuadrado hueco tenderá a fallar si está torcido. Otros objetos, como ejes que tienen ranuras o filetes, pueden fallar bajo torsión, flexión o fuerzas axiales.