19.10 : Esfuerzos residuales en un eje circular

En materiales que exhiben comportamiento elástico y plástico, conocidos como materiales elastoplásticos, se pueden acumular tensiones residuales cuando estos materiales experimentan deformación plástica. Esta deformación surge de altos niveles de tensión cortante o de tensiones significativas. Las tensiones residuales son tensiones internas que persisten dentro de un material después de eliminar la fuerza externa que causa la deformación. Este fenómeno se demuestra al observar el comportamiento de un eje bajo torsión; en particular, el ángulo de torsión del eje no vuelve a su estado original después de la eliminación del torque, lo que indica la presencia de tensión residual. Este comportamiento se representa gráficamente en un diagrama de torsión versus ángulo de torsión, donde el proceso de descarga del eje se representa como una trayectoria lineal.

La metodología para calcular estas tensiones residuales incorpora el principio de superposición. Implica dos pasos: inicialmente evaluar las tensiones inducidas por el torque aplicado durante la fase de carga, seguido de evaluar las tensiones generadas al aplicar un torque igual y opuesto para descargar el eje. La distribución de las tensiones residuales dentro del eje se determina sumando estas dos respuestas de tensión. Un análisis más detallado, que representa la tensión frente a la distancia radial, revela que las tensiones residuales pueden alinearse con la dirección de la tensión original o contrarrestarla. Esta información es crucial para evaluar la resiliencia y la integridad estructural de los materiales bajo tensión.