19.7 : Concentraciones de tensión en ejes circulares

Considere la fórmula de torsión elástica, que se aplica a un eje circular con una sección transversal constante. Esta fórmula supone que los extremos del eje están cargados con placas rígidas firmemente unidas. Sin embargo, en muchos casos, los torques se aplican al eje a través de mecanismos como acoplamientos de brida o engranajes, que están conectados mediante chavetas insertadas en chaveteros. Este método de aplicación modifica la distribución de tensiones cerca del punto de aplicación del torque, provocando que se desvíe de las distribuciones predichas por la fórmula de torsión. Además, los cambios repentinos en el diámetro también pueden causar una distribución irregular de las concentraciones de tensión, particularmente alrededor de las áreas de las juntas.

Estas tensiones se pueden mitigar incorporando un filete. El factor de concentración de tensión puede representar el valor más alto de la tensión cortante en el filete. Este factor, que depende de las relaciones entre el diámetro del eje y el tamaño del filete, se puede calcular con anticipación y guardar para referencia futura y aplicación práctica. Este método de análisis sigue siendo eficaz si el valor de tensión máxima se mantiene dentro del límite elástico del material. Si se producen deformaciones plásticas, conducirán a valores de tensión máxima más bajos, lo que enfatiza que comprender estos factores y su impacto en la distribución de tensiones es crucial para aplicaciones precisas y prácticas de la fórmula de torsión elástica.