ESFUERZO DE DEFORMACION

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICOSANTIAGO MARIÑO

EXTENSIÓN PORLAMAR

AUTOR: MIGUEL SALAZARC.I: 22.650.368

• Es importante para nuestro conocimiento en general y el desarrollo de nuestra carrera el conocer sobre la ciencia de los materiales siendo ventajoso ya que cada uno tiene un comportamiento distinto, proporcionándonos así el desarrollo de diseños confiables.

QUE ES ESFUERZO• El esfuerzo es la intensidad de las fuerzas

componentes internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. 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.

DEFORMACION• Se define como el cambio de forma de un

cuerpo, el cual se debe al esfuerzo, al cambio térmico, al cambio de humedad o a otras causas. En conjunción con el esfuerzo directo, la deformación se supone como un cambio lineal y se mide en unidades de longitud. En los ensayos de torsión se acostumbra medir la deformación cómo un ángulo de torsión (en ocasiones llamados detrusión) entre dos secciones especificadas.

• Cuando la deformación se define como el cambio por unidad de longitud en una dimensión lineal de un cuerpo, el cual va acompañado por un cambio de esfuerzo, se denomina deformación unitaria debida a un esfuerzo. Es una razón o numero no dimensional, y es, por lo tanto, la misma sin importar las unidades expresadas (figura 17), su cálculo se puede realizar mediante la siguiente expresión:

• e = e / L (14) • donde, • e : es la deformación unitaria • e : es la deformación • L : es la longitud del elemento

ELASTICIDAD• La elasticidad es la propiedad de un objeto o material que

causa que sea restaurado a su forma original, después de la distorsión. Se dice que es más elástica, si se restablece por sí mismo a su configuración original, de forma más precisa. Una tira de goma es fácil de estirar, y se ajusta de nuevo hasta cerca de su longitud original cuando se libera, pero no es tan elástica como un trozo de cuerda de piano. La cuerda de piano es más difícil de estirar, pero se dice que es más elástica que la tira de goma, porque retorna a su longitud original de manera mas precisa. Una cuerda de piano real puede ser golpeada cientos de veces, sin que se estire suficientemente para llevarla fuera de tono de forma notable. Un muelle es un ejemplo de objeto elástico -cuando se estiran, ejerce una fuerza de restauración que tiende a traerlo de vuelta a su longitud original-. En general, esta fuerza restauradora es proporcional a la cantidad de estiramiento, como se describe por medio de la Ley de Hooke.

• Para cables o volúmenes, la elasticidad se describe generalmente, en términos de cantidad de deformación (tensión) resultante de un estiramiento determinado (módulo de Young). Las propiedades elásticas de los volúmenes de materiales describe la respuesta de los materiales a los cambios de presión.

• Ley de Hooke• Una de las propiedades de la elasticidad es que

se necesita dos veces la fuerza, para estirarlo dos veces la longitud. A esa dependencia lineal del desplazamiento sobre la fuerza de elasticidad, se le llama ley de Hooke.

LA RESISTENCIA ÚLTIMA • Lo que nos determina la resistencia última es el esfuerzo

máximo al que puede resistir un material, cada material varia  la resistencia debido a su composición o características. En el diagrama mostrado en la parte inferior se muestra gráficamente  la resistencia a la tensión al máximo esfuerzo que un material es capaz de desarrollar, diagrama entre esfuerzo y deformación para un metal dúctil y un metal no dúctil cargado hasta la ruptura por tensión:

• La resistencia a la compresión es el máximo esfuerzo de compresión que un material es capaz de desarrollar. Con un material quebradizo que falla en compresión por ruptura, la resistencia a la compresión posee un valor definido.

En el diagrama esfuerzo deformación se muestra esquemáticamente la dureza, la cual es una medida de la resistencia a indentación superficial o a la abrasión, puede, en términos generales, considerarse como una función del esfuerzo requerido para producir algún tipo especificado de deformación superficial. La dureza se expresa simplemente como un valor arbitrario, tal como la lectura de la báscula del instrumento particular usado.

LA PLASTICIDAD• La plasticidad es la propiedad mecánica de un material

anelástico, natural, artificial, biológico o de otro tipo, de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico.

• En los metales, la plasticidad se explica en términos de desplazamientos irreversibles de dislocaciones. El comportamiento perfectamente plástico es algo menos frecuente, e implica la aparición de deformaciones irreversibles por pequeña que sea la tensión, la arcilla de modelar y la plastilina se aproximan mucho a un comportamiento perfectamente plástico. Otros materiales además presentan plasticidad con endurecimiento y necesitan esfuerzos progresivamente más grandes para aumentar su deformación plástica total. E incluso los comportamientos anteriores puden ir acompañados de efectos viscosos, que hacen que las tensiones sean mayores en casos de velocidades de deformación altas, dicho comportamiento se conoce con el nombre de visco-plasticidad.

DUCTILIDAD• La ductilidad es una propiedad que presentan

algunos materiales, como las aleaciones metálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material. A los materiales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. Los materiales no dúctiles se califican como frágiles. Aunque los materiales dúctiles también pueden llegar a romperse bajo el esfuerzo adecuado, esta rotura sólo sucede tras producirse grandes deformaciones.

• QUE ES FALLA:es un defecto que en un momento determinado ocasiona la interrupción de un cuerpo o componente

• FALLA MECANICA DE LOS METALES: El ingeniero cuando diseña sus productos lo hace de manera que no sean propensos a fallar. De cualquier forma, las fallas ocurren a veces porque las condiciones de servicio han sido más severas que lo previsto. Ejemplo: los postes de alumbrado no están y probablemente no deben ser, diseñados para resistir el impacto de un auto. A veces la falla sigue a un deterioro del servicio.

• Finalmente, a veces ocurre una falla porque el control de calidad no fue 100% perfecto durante el procedimiento del metal. Cualquiera q sea la causa de la falla, el ing, puede controlarla y/o prevenirla mejor si entiende sus causas y naturaleza. Los detalles de diseño y control de una falla en un metal deben ser presentados por necesidad en texto cuyo objetivo específico está centrado en esa clase de problemas.

• DENTRO DE LA FALLA MECANICA DE LOS METALES TENEMOS:

• FRACTURA Y FATIGA • FRACTURA:ALGUNOS METALES SE ROMPEN CON UNA

PEQUEÑA DEFORMACION PLASTICA E INCLUSIVE EN AUSENCIA DE ELLA. OTROS TIENEN SUFICIENTE DUCTILIDAD PARA DEFORMARSE CONSIDERABLEMENTE ANTES DE QUE OCURRA UNA FALLA FINAL ABRUPTA.

• Tipos de fractura • Fractura frágil: esta ocurre en ocasiones

especiales a temperaturas normales, y un poco más comúnmente a temperaturas más elevadas, un metal puede tener una ductilidad de 100% en reducción de A, esto es la deformación plástica continua y no ocurre fractura antes de completar la ruptura. (se caracteriza por presentar una apariencia brillante a simple vista al mover la pieza en la mano)

• Fractura dúctil: cuando ocurre una fractura dúctil, una inspección puede revelar la falla en proceso antes que ocurra la fractura final. Bajo muchas condiciones se puede hacer algo para corregirlo. La energía es consumida por la fractura dúctil. De esta manera la energía que acompaña al ocurrir la falla por impacto puede disiparse. (se caracteriza por presentar una apariencia opaca, los bordes de la pieza se deforman plásticamente, presentan cavidades en su superficie)

• FATIGA: EL HOMBRE SIEMPRE HA ESTADO CONSCIENTE QUE CIERTOS MATERIALES FALLAN SI CONTINUAN EN SERVICIO POR UN TIEMPO MUY PROLONGADO. LAS PERSONAS AUTORIZADAS SUPONIAN QUE EL METAL SE “CANSABA”, DE MANERA QUE EMPEZARON HABLAR DE: FALLAS POR FATIGA.

• El tipo mas conocido de fatiga ocurre al aplicar esfuerzos ciclicos. Nos damos cuenta de que una lamina delgada puede romperse si la doblamos repetidamente hacia atrás y hacia adelante.

• La fatiga se desarrolla porque cada ciclo produce minusculas deformaciones q no son del todo recuperables..

• CLASIFICACION DE LAS FALLAS • DEBIDO AL PROCESO DE FABRICACION: • COMPOSICION QUIMICA DE LA PIEZA • FUNDICION, SOLDADURA, TRATAMIENTO TERMICO, MECANICO. • DEBIDO AL DISEÑO: • CONCENTRACION DE ESFUERZO LOCALIZADO • GEOMETRIA DE LA PIEZA • ALTA TEMPERATURA • DEBIDO AL DETERIORO DURANTE LAS CONDICIONES DE

SERVICIO: • BAJO MANTENIMIENTO • OXIDACION (CHOQUE TERMICO) • SOBRE CARGAS

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.

TORSION

La torsión se caracteriza geométricamente porque 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 él (ver torsión geométrica).

CARACTERISTICAS

DIAGRMA MOMENTOS TORSORES

Diagrama momentos torsores. Al aplicar las ecuaciones de la estatica, en el

empotramiento se producirá un momento torsor igual y de sentido contrario a T.

Si cortamos el eje por 1-1 y nos quedamos con la parte de abajo, para que este trozo de eje este en equilibrio, en la sección 1-1 debe existir un momento torsor igual y de sentido contrario. Por tanto en cualquier sección de este eje existe un momento torsor T.

El diagrama de momentos torsores será: