20.8 : Concentraciones de estrés

El concepto de concentración de tensiones es crucial para comprender cómo responden los materiales bajo tensiones de flexión, particularmente cuando hay irregularidades o discontinuidades en la geometría del material. Normalmente, se supone que la tensión en un miembro simétrico sometido a flexión pura está distribuida uniformemente en toda la sección transversal. Sin embargo, esta suposición no se cumple cuando existen variaciones en la geometría de la sección transversal o la presencia de muescas y agujeros.

El factor de concentración de tensiones cuantifica el aumento de tensiones en los puntos de discontinuidad. Es la relación entre la tensión máxima en la discontinuidad y la tensión nominal calculada para la sección transversal uniforme. Este factor es esencial en la ingeniería de diseño para garantizar que las estructuras puedan soportar tensiones sin fallar, especialmente en puntos donde la tensión se amplifica debido a irregularidades geométricas.

Por ejemplo, en una placa con una muesca en forma de U bajo tensión de flexión, el factor de concentración de tensión aumenta con la agudeza de la geometría de la muesca. De manera similar, para una barra redonda con un orificio circular sometida a flexión pura, el factor de concentración de tensiones depende de la relación entre el diámetro del orificio y el diámetro de la barra. Esta relación ilustra que a medida que aumenta el diámetro del orificio en relación con el diámetro de la barra, aumenta el factor de concentración de tensiones.