Esfuerzo y deformación

de materiales

Realizado por:

Argenida López C.

Introducción

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.

Esfuerzo y deformación Esfuerzo

Intensidad de las fuerzas

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

cuerpo.

Esfuerzo = FURZA / Unid. 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 Unidades de Longitud

Torsión

Ángulo de Deformación

Cargas y tipos de carga

Carga: es la fuerza exterior que actúa sobre un cuerpo.

Consecuencias:

Resistencia: es cuando la carga actúa y produce deformación. Es la capacidad de un cuerpo para resistir una fuerza aun cuando haya deformación.

Rigidez: es cuando la carga actúa y NO produce deformación. Es la capacidad de un cuerpo para resistir una fuerza sin deformarse .

Tipos de carga:

Carga estática. Se aplica gradualmente desde en valor inicial cero hasta su máximo valor.

Carga dinámica. Se aplica a una velocidad determinada. Pueden ser: Carga súbita, cuando el valor máximo se aplica instantáneamente; Carga de choque libre, cuando está producida por la caída de un cuerpo sobre un elemento resistente y Carga de choque forzado, cuando una fuerza obliga a dos masas que han colisionado a seguir deformándose después del choque.

Diagrama Esfuerzo-Deformación Unitaria

Podríamos pensar que la deformación es

siempre un fenómeno negativo, indeseable

por tanto produce esfuerzos y tensiones

internas en el material. La deformación de los

materiales produce mayores niveles de dureza

y de resistencia mecánica, y es utilizado en

algunos aceros que no pueden ser templados

por su bajo porcentaje de carbono. El

aumento de dureza por deformación en un

metal se da fundamentalmente por el

desplazamiento de los átomos del metal sobre

planos

cristalográficos específicos denominados

planos de deslizamiento.

Tipos de Deformaciones Deformación Elástica Deformación Plástica

Se da cuando un sólido se deforma

adquiriendo mayor energía potencial

elástica y, por tanto, aumentando su

energía interna sin que se produzca

Transformaciones termodinámicas

irreversibles. La característica más

importante del comportamiento

Elástico es que es reversible: si se

suprimen las fuerzas que provocan la

deformación el sólido vuelve al estado

inicial de antes de aplicación de

Las cargas.

Aquí existe irreversibilidad; aunque se

retiren las fuerzas bajo las cuales se

produjeron deformaciones elásticas, el

sólido no vuelve exactamente al estado

termodinámico y de deformación que

tenía antes de la aplicación de las mismas.

Tipos de esfuerzos

Tracción

Hace que se separen entre sí las

distintas partículas que componen una pieza,

tendiendo a alargarla. Por ejemplo, cuando se

cuelga de una cadena una lámpara, la cadena

queda sometida a un esfuerzo de tracción,

tendiendo a aumentar su longitud.

Compresión

Hace que se aproximen las diferentes

partículas de un material, tendiendo a

producir acortamientos o aplastamientos.

Cuando nos sentamos en una silla, sometemos

a las patas a un esfuerzo de compresión, con lo

que tiende a disminuir su altura.

Cizallamiento o cortadura

• Se produce cuando se aplican fuerzas

perpendiculares a la pieza, haciendo que las

partículas del material tiendan a resbalar o

desplazarse las unas sobre las otras.

Flexión

Es una combinación de compresión y de

tracción. Mientras que las fibras superiores de

la pieza sometida a un esfuerzo de flexión se

alargan, las inferiores se acortan, o viceversa.

Torsión.

Las fuerzas de torsión son las que hacen que

una pieza tienda a retorcerse sobre su eje

central. Están sometidos a esfuerzos de torsión

los ejes, las manivelas y los cigüeñales.

Un poste vertical de acero solido, de 25 cm de diámetro y 2.50 m de longitud debe soportar una carga de 8000 kg. Puede despreciarse el peso del poste, a) ¿A qué esfuerzo se somete el poste? b) ¿Qué deformación sufre? c) ¿Cómo cambia su longitud al aplicarle la carga?

Encuentra las tensiones.

Calcular las tensiones que soportan los cables en los siguientes sistemas.

Una pelota de 100 N suspendida por unacuerda A es tirada hacia un lado en forma horizontal mediante otra cuerda B y sostenida de tal forma que la cuerda a forma un ángulo de 30°con el muro vertical. encuentre las tensiones en las cuerdas A y B.

Una varilla metálica de 4.00 m de longitud y área transversal de 0.50 cm² se estira 0.20 cm al someterse a una tensión de 5000 N. ¿Qué modulo de Young tiene el metal?

ConclusiónLos 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.