República Bolivariana de Venezuela Instituto Universitario Politécnico

“Santiago Mariño”Extensión Porlamar

Esfuerzo, Deformación y Torsión

 Realizado por:

Richarvic Patiño

C.I. 21.323.628

Porlamar 17 de noviembre de 2014

 

• Es la resistencia que ofrece un área unitaria (A) del material del que está hecho un miembro para una carga aplicada externa (fuerza, F):

Esfuerzo

Clasificación de los esfuerzos

• Fuerza. Son esfuerzos que se pueden clasificar debido a las fuerzas. Generan desplazamiento. Dependiendo si están contenidos (o son normales) en el plano que contiene al eje longitudinal tenemos:

Contiene al eje longitudinal:• Tracción. Es un esfuerzo en el sentido del eje. Tiende a alargar las fibras.• Compresión. Es una tracción negativa. Las fibras se acortan.

Normal al plano que contiene el eje longitudinal:• Cortadura. Tiende a cortar las piezas mediante desplazamiento de las secciones afectadas.• Momento. Son esfuerzos que se pueden clasificar debido a los momentos. Generan giros. Dependiendo si

están contenidos (o son normales) en el plano que contiene al eje longitudinal tenemos:

Contiene al eje longitudinal: • Flexión. El cuerpo se flexa, alargándose unas fibras y acortándose otras.

Normal al plano que contiene el eje longitudinal:• Torsión. Las cargas tienden a retorcer las piezas.

Otros:• Esfuerzos compuestos. Es cuando una pieza se encuentra sometida simultáneamente a varios esfuerzos

simples, superponiéndose sus acciones.• Esfuerzos variables. Son los esfuerzos que varían de valor e incluso de signo. Cuando la diferencia entre

el valor máximo y el valor mínimo es 0, el esfuerzo se denomina alternado. Pueden ocasionar rotura por fatiga.

Tipos de esfuerzo

Importancia

• El estudio del esfuerzo y las deformaciones son importantes en la naturaleza, lo que observamos y podemos medir son justamente esfuerzos y deformaciones. Al intentar deformar un cuerpo nos encontramos que existe cierta resistencia al proceso deformante, esa resistencia puede deberse a múltiples causas, por ejemplo cuando un cuerpo que está en contacto con otro presenta una resistencia al deslizamiento sobre la superficie de contacto. De manera semejante podemos encontrar resistencias a desplazamientos de las partículas que forman un cuerpo debido a que implican ruptura, no por deslizamiento sino por separación de las partes, o bien por fricción entre partículas. Gracias al estudio de la deformación y el esfuerzo de los cuerpos ; la ciencia ha logrado grandes avances en la evolución del hombre, los grandes avances estructurales, las grandes construcciones, edificaciones, puentes, utensilios y todo lo que actualmente se fabrica va relacionada directa o indirectamente en función de su esfuerzo y su deformación.

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.

Deformación de los materiales

• Las Deformaciones del Material pertenecen al grupo de las denominadas lesiones mecánicas. Son consecuencia de procesos mecánicos, a partir de fuerzas externas o internas que afectan a las características mecánicas de los elementos constructivos. En el caso de las deformaciones, son una primera reacción del elemento a una fuerza externa, al tratar de adaptarse a ella. La mecánica de los sólidos deformables estudia el comportamiento de los cuerpos sólidos deformables ante diferentes tipos de situaciones como la aplicación de cargas o efectos térmicos. Estos comportamientos, más complejos que el de los sólidos rígidos, se estudian en mecánica de sólidos deformables introduciendo los conceptos de deformación y de tensión mediante sus aplicaciones de deformación. Una aplicación típica de la mecánica de sólidos deformables es determinar a partir de una cierta geometría original de sólido y unas fuerzas aplicadas sobre el mismo, si el cuerpo cumple ciertos requisitos de resistencia y rigidez. Para resolver ese problema, en general es necesario determinar el campo de tensiones y el campo de deformaciones del sólido.

 Tipos de deformación

• Deformación elástica

Este tipo de deformación es reversible. Una vez que ya no se aplican las fuerzas, el objeto vuelve a su forma original. Elastómeros y metales con memoria de forma tales como Nitinol exhiben grandes rangos de deformación elástica, como el caucho. Sin embargo elasticidad es no lineal en estos materiales. Metales normales, cerámica y la mayoría de los cristales muestran elasticidad lineal y una zona elástica pequeña.

• La deformación plástica

Este tipo de deformación es irreversible. Sin embargo, un objeto en el rango de deformación plástica primero se han sometido a deformación elástica, que es reversible, por lo que el objeto volverá forma parte a su forma original. Termoplásticos blandos tienen una gama bastante grande deformación plástica como hacer metales dúctiles tales como el cobre, la plata, y oro. Acero también lo hace, pero no es de hierro fundido. Plásticos duros termoestables, caucho, cristales, y cerámicas tienen rangos de deformación plástica mínimos. Un material con un amplio rango de deformación plástica es la goma de mascar en húmedo, que puede ser estirados decenas de veces su longitud original.

• Fractura Este tipo de deformación también es irreversible. Una ruptura se produce después de que el material ha

alcanzado el extremo de la goma, de plástico y, a continuación, los rangos de deformación. En este punto, las fuerzas se acumulan hasta que son suficientes para causar una fractura. Todos los materiales eventualmente fractura, si se aplican fuerzas suficientes.

Torsión

• Es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como ser ejes o en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas. La torsión se caracteriza geométricamente por que cualquier curva paralela al eje de la pieza deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por las dos curvas. En lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de el.

Torsión de Saint-Venant

• La teoría de la torsión de Saint-Venant es aplicable a piezas prismáticas de gran inercia torsional con cualquier forma de sección, en esta simplificación se asume que el llamado momento de alabeo es nulo, lo cual no significa que el alabeo seccional también lo sea. La teoría de torsión de Saint-Venant da buenas aproximaciones para valores esto suele cumplirse en:

Secciones macizas de gran inercia torsional (circulares o de otra forma).

Secciones tubulares cerradas de pared delgada.

Secciones multicelulares de pared delgada.

Para secciones no circulares y sin simetría de revolución la teoría de Sant-Venant además de un giro relativo de la sección transversal respecto al eje baricéntrico predice un alabeo seccional o curvatura de la sección transversal. La teoría de Coulomb de hecho es un caso particular en el que el alabeo es cero, y por tanto sólo existe giro.

Ejercicio1

Ejercicio 2