Definiciones y componentes de tensión / deformación

Definiciones y componentes de tensión / deformación 1.1 CONCEPTO GENERAL Los sistemas de ingeniería deben estar diseñados para cargas probables a las que se puede imponer una presa debe ser de resistencia adecuada para resistir principalmente contra la presión del agua del reservorio, pero también debe ser capaz de soportar otras cargas, como la sísmica ocasional. choques, expansiones / contracciones térmicas y muchos otros. Una raqueta de tenis está diseñada para soportar las cargas dinámicas y de impacto impuestas por una pelota de tenis voladora de rápido movimiento. También debe estar diseñado adecuadamente para soportar cargas de impacto cuando incidentalmente golpea un suelo duro. El equipo de perforación de petróleo debe estar diseñado para perforar de manera adecuada y adecuada a través de diferentes tipos de materiales de roca, pero al mismo tiempo debe asegurarse de que sus cargas imponentes no cambien la integridad de la formación de roca y afecten la estabilidad del pozo perforado El concepto de mecánica sólida proporciona los métodos analíticos para diseñar sistemas de ingeniería sólidos con resistencia, rigidez, estabilidad e integridad adecuadas. Aunque es diferente, se superpone mucho con los conceptos y métodos analíticos proporcionados por la mecánica del continuo. La mecánica de sólidos se usa ampliamente en todas las ramas de la ciencia de la ingeniería, incluidas muchas aplicaciones en exploración, perforación, terminación y producción de petróleo y gas. En esta disciplina, el comportamiento de un objeto de ingeniería, sujeto a varias fuerzas y restricciones (como se muestra en la Figura 1.1) para resistir lo real y sobre ellas. Por lo tanto, la pared de se evalúa utilizando las leyes fundamentales de la mecánica newtoniana, que gobierna el equilibrio de fuerzas, y las propiedades mecánicas o características de los materiales de los que está hecho el objeto. Los dos elementos clave de la mecánica sólida son la resistencia interna. de un objeto sólido, que actúa para equilibrar los efectos de imponer fuerzas externas, representadas por un término llamado tensión, y el cambio de forma y la deformación del objeto sólido en respuesta a fuerzas externas, denotadas por tensión. Las siguientes secciones de este capítulo están dedicadas a elementos y sus componentes relevantes que definen estos dos

1.2 DEFINICIÓN DEL ESTRÉS En general, el estrés se define como la fuerza promedio que actúa sobre un área. Esta área puede ser una superficie o un plano imaginario dentro de un material. Dado que el esfuerzo es una fuerza por unidad de área, como se indica en la ecuación a continuación, es independiente del tamaño del cuerpo Fuerza (1.1) Área donde o es el esfuerzo (Pa o psi), Fis la fuerza (N o lbf) y A representa el área de superficie (m2 o in2) El estrés también es independiente de la forma del cuerpo. Más adelante mostraremos que el nivel de estrés depende de su orientación. El criterio que gobierna esto es el equilibrio de fuerzas y el concepto de la segunda ley de Newton. La figura 1.2 ilustra un estado de tensión unidimensional simple, donde un cuerpo se carga a un nivel de tensión uniforme de oaxial. Dado que el cuerpo está en equilibrio, una tensión de acción desde la izquierda debe equilibrarse mediante una tensión de reacción a la derecha. Al definir un plano imaginario arbitrario dentro del cuerpo, las fuerzas que actúan en este plano también deben equilibrarse independientemente de la orientación del plano. Por lo tanto, dos tipos de estrés resultan de la condición de equilibrio; Estos son el esfuerzo normal, ar, que actúa normal al plano, y el esfuerzo cortante, T, que actúa

1.3 COMPONENTES DE ESTRÉS Comenzamos con un caso tridimensional general como se muestra en la Figura 1.3 Esta figura muestra un cubo con los respectivos esfuerzos. Solo se muestran los esfuerzos que actúan sobre las caras del cubo. El equilibrio de fuerzas requiere que tensiones iguales actúen en la dirección opuesta en cada uno de los tres lados del cubo. En la Figura 1.3 se pueden ver nueve componentes diferentes de tensiones. Estos son necesarios para determinar el estado de estrés en un punto. Los componentes del estrés se pueden agrupar en dos categorías; ax, a y a, como tensiones normales, y, Txy, Tyx, Txz, Tzx, Tyz y T ^ y como tensiones de corte Los componentes de tensión tienen índices, que se relacionan con el sistema de coordenadas cartesianas. El primer índice define el eje normal al plano en el que actúa el esfuerzo. El segundo índice define la dirección del componente de tensión. Las tensiones normales con dos índices idénticos se dan con un índice, p. ox = 0x.

24 de 359 Tensión / deformación Definición de componentes y componentes 7 Al escribir ecuaciones similares para los ejes x e y, el estado de tensión ahora se puede definir mediante tres tensiones de cizalladura normales y tres, como se indica en la ecuación 1.3 Txy Txz 0] (1.3) Txy Tyz = Tx Ty La matriz de tensiones dada anteriormente

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