República bolivariana de VenezuelaInstituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”

Extensión Porlamar Edo. Nueva Esparta

Capítulo I (Esfuerzo y Deformación)

      

Daniel José

Salazar Ramos 

 

Introducción El uso de los materiales en las obras de ingeniería hace

necesario el conocimiento de las propiedades físicas de aquellos, y para conocer estas propiedades es necesario llevar a cabo pruebas que permitan determinarlas. las pruebas; es decir, ponerles límites dentro de los cuales es significativo realizarlas, ya que los resultados dependen de la forma y el tamaño de las muestras, la velocidad de aplicación de las cargas, la temperatura y de otras variables, Todo cuerpo al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el sentido de aplicación de la fuerza.

Esfuerzo Son las fuerzas intensas, debido a las

cargas, sometidas a un elemento resistente. Para el Cálculo de esfuerzos, se plantean las ecuaciones de equilibrio y ecuaciones de compatibilidad que sean necesarias para encontrar los esfuerzos internos en función de las fuerzas aplicadas.

Esfuerzo= Fuerza/ Unidad de Área Tipos Básicos: Tensivo, Compresivo, Corte.

Deformación Cambio de forma de un cuerpo,

provocado por el Esfuerzo, cambio térmico, de humedad. etc.

Esfuerzo-Deformación: cambio lineal -> se mide en unid. De Longitud

Torsión -> Ángulo de Deformación

Clasificación de los EsfuerzosFuerza. 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:

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.

Medidas de la deformación.La 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 la unidad de longitud

De la misma magnitud:

Deformaciones elástica y plástica Tanto para la deformación unitaria como para el

tensor deformación se puede descomponer el valor de la deformación en:

-Deformación plástica, irreversible o permanente. 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 elástica, reversible o no 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.

Relación Esfuerzo-Deformación La deformación se define como cualquier

cambio en la posición o en las relaciones geométricas internas

sufridas por un cuerpo siendo consecuencia de la aplicación de un campo de esfuerzos, por lo que se manifiesta como un cambo de forma, de posición, de volumen o de orientación. Puede tener todos estos componentes, cuando esto ocurre se dice que la deformación es total.

Dependiendo de la naturaleza del material y las condiciones bajo las que se encuentre, existen varios tipos de deformación. Se dice que un cuerpo sufre una deformación elástica cuando la relación entre esfuerzo y deformación es constante, y el cuerpo puede recuperar su forma original al cesar el esfuerzo deformante. Cuando dicha relación no es constante se produce una deformación plástica y aunque se retire el esfuerzo, el cuerpo quedará con una deformación permanente.

Ejercicios Resueltos.

Conclusiones

Los materiales, en su totalidad, se deforman a una carga externa. Se sabe además que, hasta cierta carga límite el sólido recobra sus dimensiones originales cuando se le descarga. La recuperación de las dimensiones originales al eliminar la carga es lo que caracteriza al comportamiento elástico. La carga límite por encima de la cual ya no se comporta elásticamente es el límite elástico. Al sobrepasar el límite elástico, el cuerpo sufre cierta deformación permanente al ser descargado, se dice entonces que ha sufrido deformación plástica. El comportamiento general de los materiales bajo carga se puede clasificar como dúctil o frágil según que el material muestre o no capacidad para sufrir deformación plástica. Los materiales dúctiles exhiben una curva Esfuerzo - Deformación que llega a su máximo en el punto de resistencia a la tensión. En materiales más frágiles, la carga máxima o resistencia a la tensión ocurre en el punto de falla. En materiales extremadamente frágiles, como los cerámicos, el esfuerzo de fluencia, la resistencia a la tensión y el esfuerzo de ruptura son iguales.

La deformación elástica obedece a la Ley de Hooke Monografias.comLa constante de proporcionalidad E llamada módulo de elasticidad o de Young, representa la pendiente del segmento lineal de la gráfica Esfuerzo - Deformación, y puede ser interpretado como la rigidez, o sea, la resistencia del material a la deformación elástica. En la deformación plástica la Ley de Hooke deja de tener validez.