Esfuerzo/ Deformación/ Torsión

Realizado por : Hovannes Serydarian Acosta Estudiantes de Ingeniería Industrial

CAPITULO I

Deformación

La deformación es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos producidos por una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo o la ocurrencia de dilatación térmica.

Medidas de la deformaciónLa magnitud más simple para medir la deformación es lo que en ingeniería se llama deformación axial o deformación unitaria se define como el cambio de longitud por unidad de longitud:

de la misma magnitud

Donde s es la longitud inicial de la zona en estudio y s' la longitud final o deformada. Es útil para expresar los cambios de longitud de un cable o un prisma mecánico. En la Mecánica de sólidos deformables la deformación puede tener lugar según diversos modos y en diversas direcciones, y puede además provocar distorsiones en la forma del cuerpo, en esas condiciones la deformación de un cuerpo se puede caracterizar por un tensor (más exactamente un campo tensorial) de la forma:

Medidas de la deformación

Tipos de Deformación

Elástica Plástica

Modo de deformación en que el material no regresa a su forma original después de retirar la carga aplicada. Esto sucede porque, en la deformación plástica, el material experimenta cambios termodinámicos irreversibles al adquirir mayor energía potencial elástica. La deformación plástica es lo contrario a la deformación reversible.

Deformación plástica, irreversible o permanente

El cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. En este tipo de deformación, el sólido, al variar su estado tensional y aumentar su energía interna en forma de energía potencial elástica, solo pasa por cambios termodinámicos reversibles

Deformación elástica, reversible o no permanente

Desplazamiento Cuando un medio continuo se deforma, la posición de sus partículas materiales cambia de ubicación en el espacio. Este cambio de posición se representa por el llamado vector desplazamiento, u = (ux, uy, uz). No debe confundirse desplazamiento con deformación, porque son conceptos diferentes aunque guardan una relación matemática entre ellos:

Energía de deformación

La deformación es un proceso termodinámico en el que la energía interna del cuerpo acumula energía potencial elástica. A partir de unos ciertos valores de la deformación se pueden producir transformaciones del material y parte de la energía se disipa en forma de plastificado, endurecimiento, fractura o fatiga del mate

Carga Axial

Se puede decir que carga axial es aquella que aparece como resultante de un sistema de cargas, misma que transcurre por el eje centroidal de la sección del elemento cargado, ya sea en tensión o compresión

Capitulo II

Esfuerzo

El esfuerzo se define en términos de fuerza por unidad de área. Existen tres clases básicas de esfuerzos: tensivo, compresivo y corte. El esfuerzo se computa sobre la base de las dimensiones del corte transversal de una pieza antes de la aplicación de la carga, que usualmente se llaman dimensiones originales

Se define aquí como la

intensidad de las fuerzas

componentes

internas

distribuidas que resisten un

cambio en la forma de un

cuerpo.

La idea y necesidad del concepto de esfuerzo

Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo que se distribuyen en toda el área; justamente se denomina esfuerzo a la fuerza por unidad de área, la cual se denota con la letra griega sigma ( σ) y es un parámetro que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que establece común de referencia

Unidades Utilizadas

El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades de área, en el sistema internacional

La fuerza es en Newton (N)

El área en metros cuadrados (m2)

El esfuerzo se expresa por N/m2 o pascal (Pa).

Particularmente en Venezuela la unidad más empleada es el kgf/cm 2 para denotar los valores relacionados con el esfuerzo

Elementos de diagrama esfuerzo – deformación

En un diagrama se observa un tramo recta inicial hasta un punto denominado límite de proporcionalidad. Este límite tiene gran importancia para la teoría de los sólidos elásticos, ya que esta se basa en el citado límite. Este límite es el superior para un esfuerzo admisible

1. Límite de proporcionalidad:

2. Limite de elasticidad:

3. Punto de cedencia:

4. Esfuerzo último:

5. Punto de ruptura:

Los puntos importantes del diagrama de esfuerzo deformación son:

Límite de proporcionalidad: hasta este punto la relación entre el esfuerzo y la deformación es lineal

limite de elasticidad: más allá de este límite el material no recupera su forma original al ser descargado, quedando con una deformación permanente

Esfuerzo último: máxima ordenada del diagrama esfuerzo – deformación;

Punto de cedencia: aparece en el diagrama un considerable alargamiento o cedencia sin el correspondiente aumento de carga. Este fenómeno no se observa en los materiales frágiles;

Punto de Ruptura: cuanto el material falla

Ejercicio 1

Ejercicio 2

Ejercicio 3

Capitulo III

En ingeniería, torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas.

Torsión

Torsión

1.Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección transversal. Si estas se representan por un campo vectorial sus líneas de flujo "circulan" alrededor de la sección.

El estudio general de la torsión es complicado porque bajo ese tipo de solicitación la sección transversal de una pieza en general se caracteriza por dos fenómenos:

Torsión

2. Cuando las tensiones anteriores no están distribuidas adecuadamente, cosa que sucede siempre a menos que la sección tenga simetría circular, aparecen alabeos seccionales que hacen que las secciones transversales deformadas no sean planas.