Resistencia a la cizalladura

Capacidad de un material o estructura para resistir fallas bajo esfuerzo cortante.

Carretera Mam Tor destruida por hundimiento y cizallamiento , cerca de Castleton , Derbyshire .

En ingeniería , la resistencia al corte es la resistencia de un material o componente frente al tipo de fluencia o falla estructural cuando el material o componente falla por corte . Una carga de corte 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 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 objetivo principal de los estribos de barras de refuerzo es aumentar la resistencia al corte.

Ecuaciones

Se aplica una fuerza cortante en la parte superior del rectángulo que lo deforma en un paralelogramo. Tener un módulo de elasticidad de corte más alto aumenta la fuerza necesaria para deformar el rectángulo.

Para el esfuerzo cortante se aplica ${\displaystyle \tau }$

${\displaystyle \tau ={\frac {\sigma _{1}-\sigma _{3}}{2}},}$

dónde

${\displaystyle \sigma _{1}}$es el estrés principal mayor y

${\displaystyle \sigma _{3}}$es tensión principal menor.

En general: los materiales dúctiles (por ejemplo, el aluminio) fallan por corte, mientras que los materiales frágiles (por ejemplo, el hierro fundido) fallan por 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 corte), la resistencia máxima al corte ( ) es: ${\displaystyle \tau }$

${\displaystyle \tau ={\frac {F}{A}}={\frac {F}{\pi r_{\text{bolt}}^{2}}}={\frac {4F}{\pi d_{\text{bolt}}^{2}}}}$

Para esfuerzo cortante promedio

${\displaystyle \tau _{\text{avg}}={\frac {V}{A}}}$

dónde

${\displaystyle \tau _{\text{avg}}}$es el esfuerzo cortante promedio,

${\displaystyle V}$es la fuerza cortante aplicada a cada sección de la pieza, y

${\displaystyle A}$es el área de la sección. ^[1]

El esfuerzo cortante promedio también se puede definir como la fuerza total de como ${\displaystyle V}$

${\displaystyle V=\int \tau dA}$

Esta es solo la tensión promedio; la distribución de la tensión real no es uniforme. En aplicaciones del mundo real, esta ecuación solo da una aproximación y el esfuerzo cortante máximo sería mayor. La tensión no suele distribuirse uniformemente en una pieza, por lo que la resistencia al corte debería ser mayor para tener en cuenta la estimación. ^[2]

Comparación

Como guía muy aproximada que relaciona las resistencias a la tracción, el rendimiento y el corte: ^[3]

USS: Resistencia máxima al corte, UTS: Resistencia máxima a la tracción, SYS: Límite elástico al corte, TYS: Límite elástico a la tracción

No existen valores estándar publicados para la resistencia al corte, como ocurre con el límite elástico y el límite elástico. En cambio, es común que se estime como el 60% de la resistencia máxima a la tracción. La resistencia al corte se puede medir mediante una prueba de torsión en la que es igual a su resistencia a la torsión. ^{[4] [5]}

Cuando se desean valores medidos a partir de muestras físicas, hay disponibles varios estándares de prueba que cubren diferentes categorías de materiales y condiciones de prueba. En EE. UU., las normas ASTM para medir la resistencia al corte incluyen ASTM B769, B831, D732, D4255, D5379 y D7078. A nivel internacional, los estándares de prueba ISO para resistencia al corte incluyen ISO 3597, 12579 y 14130. ^[7]

Ver también

• Módulo de corte
• Esfuerzo cortante
• Deformación por corte
• Resistencia al corte (suelo)
• Resistencia al corte (Discontinuidad)
• Resistencia de materiales
• Resistencia a la tracción

Referencias

1. Hibbeler, Russell (9 de noviembre de 2017). Mecanica de materiales . Educación Pearson. ISBN 978-1-292-17828-8. OCLC  1014358513.
2. "Libro electrónico de mecánica: esfuerzo cortante y de rodamiento". www.ecourses.ou.edu . Consultado el 14 de febrero de 2020 .
3. "Resistencia al corte de los metales". www.roymech.org .
4. "Resistencia al corte - Instron". www.instron.us . Archivado desde el original el 14 de febrero de 2020 . Consultado el 14 de febrero de 2020 .
5. Portl; Portl, perno com; Tornillo; Empresa, Fabricación; St, Inc 3441 NO Guam; Portl; PT547-6758, OR 97210 EE. UU. Horario: lunes a viernes, de 6 a. m. a 5 p. m. (10 de octubre de 2011). "Cálculo del rendimiento y la resistencia a la tracción". Perno de Portland . Consultado el 14 de febrero de 2020 .{{cite web}}: Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
6. Watson, DC (mayo de 1982). Propiedades mecánicas del compuesto epoxi-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. Archivado (PDF) desde el original el 24 de octubre de 2018 . Consultado el 24 de octubre de 2013 .
7. S. Grynko, "Explicación de las propiedades de los materiales" (2012), ISBN 1-4700-7991-7 , p. 38.