Resistencia al corte

Capacidad de un material o estructura para resistir fallas cuando se encuentra bajo tensión cortante

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

En ingeniería , la resistencia al corte es la resistencia de un material o componente contra el 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 deslizante en un material a lo largo de un plano que es paralelo a la dirección de la fuerza. Cuando se corta un papel con tijeras, el papel falla por corte.

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 propósito principal de los estribos de barras de refuerzo es aumentar la resistencia al corte.

Ecuaciones

Se aplica una fuerza de corte en la parte superior del rectángulo, lo que lo deforma y lo convierte en un paralelogramo. 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 un estrés principal menor.

En general: los materiales dúctiles (por ejemplo, el aluminio) fallan por esfuerzo cortante, mientras que los materiales frágiles (por ejemplo, el hierro fundido) fallan por tracción (ver: Resistencia a la tracción ) .

Para calcular:

Dada la fuerza total en el momento del fallo (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 tensión 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]

La tensión cortante media también se puede definir como la fuerza total de ${\displaystyle V}$

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

Esta es solo la tensión promedio, la distribución real de la tensión no es uniforme. En aplicaciones del mundo real, esta ecuación solo brinda una aproximación y la tensión cortante máxima sería mayor. La tensión no suele distribuirse de manera uniforme 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, al límite elástico y al corte: ^[3]

USS: Resistencia máxima al corte, UTS: Resistencia máxima a la tracción, SYS: Esfuerzo de fluencia por corte, TYS: Esfuerzo de fluencia por tracción

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

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

Véase también

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

Referencias

1. Hibbeler, Russell (9 de noviembre de 2017). Mecánica de materiales . Pearson Education. ISBN 978-1-292-17828-8.OCLC 1014358513  .
2. "Libro electrónico de mecánica: esfuerzo cortante y esfuerzo en los cojinetes". 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 2020-02-14 . Consultado el 2020-02-14 .
5. Portl; Portl, bolt com; Bolt; Company, Manufacturing; St, Inc 3441 NW Guam; Portl; PT547-6758, OR 97210 USA Horario: lunes a viernes de 6 a. m. a 5 p. m. (10 de octubre de 2011). "Cálculo de límite elástico y resistencia a la tracción". Portland Bolt . Consultado el 14 de febrero de 2020 . {{cite web}}: |last4=tiene nombre genérico ( ayuda )Mantenimiento de CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
6. Watson, DC (mayo de 1982). Propiedades mecánicas del compuesto de epoxi y fibra de vidrio E293/1581 y de varios sistemas adhesivos (PDF) (informe técnico). Fuerza Aérea Wright-Patterson, Ohio: Air Force Wright Aeronautical Laboratories. pág. 16. Archivado (PDF) del original el 24 de octubre de 2018. Consultado el 24 de octubre de 2013 .
7. S. Grynko, "Propiedades de los materiales explicadas" (2012), ISBN 1-4700-7991-7 , pág. 38.