23.6 : Criterios de rendimiento para materiales dúctiles bajo tensión plana

Al diseñar elementos estructurales y piezas de máquinas utilizando materiales dúctiles, es fundamental garantizar que estos componentes resistan las tensiones aplicadas sin ceder. El rendimiento se determina inicialmente mediante una prueba de tracción, que evalúa la respuesta del material a la tensión uniaxial. Sin embargo, la tensión de tracción es insuficiente cuando los componentes enfrentan condiciones de tensión biaxial o plana. Esta condición requiere criterios avanzados para predecir fallas.

El criterio de tensión cortante máxima, también conocido como criterio de Tresca, evalúa la seguridad de los componentes bajo varios estados de tensión comparando la tensión cortante máxima dentro del material con la del límite elástico en una prueba de tracción uniaxial. La tensión cortante, que es importante en la fluencia de materiales dúctiles, se visualiza a través del hexágono de Tresca en el espacio de tensiones. Esta representación gráfica forma una condición de contorno: las tensiones dentro del hexágono indican seguridad, mientras que las del exterior sugieren una fluencia potencial.

Alternativamente, el criterio de energía de distorsión máxima, conocido como criterio de Von Mises, se basa en la teoría de la energía de distorsión. Este criterio establece que el rendimiento se produce a partir de la energía almacenada debido a la distorsión. Un componente se considera seguro si la energía de distorsión por unidad de volumen debido a las tensiones aplicadas es menor que la del límite elástico. La tensión de Von Mises, derivada de las tensiones principales, cuantifica esta energía y ayuda a evaluar el comportamiento del material bajo estados de tensión complejos.