República Bolivariana de Venezuela

Instituto Universitario Politécnico

“Santiago Mariño”

Extensión Porlamar

ESFUERZO Y DEFORMACIÓN

Realizado por:

Gómez, Yismara

C.I: 19.233.387

Porlamar, Octubre de 2014

INDICE

Introducción -------------------------------------------------------------------------- 3

Desarrollo ----------------------------------------------------------------------------- 4

Conclusión ---------------------------------------------------------------------------- 10

Bibliografía ---------------------------------------------------------------------------- 11

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. La resistencia de materiales en la parte de los cambios

de forma como las deformaciones que acompañan a un determinado

estado de fuerzas los principios y métodos que se desarrollan es

aplicada a los casos más concretos de torsión y de flexión. Todo cuerpo

al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el  sentido de

aplicación de la fuerza.

Esfuerzo.

Una fuerza aplicada a un cuerpo no genera el mismo esfuerzo

sobre cada una de las superficies del cuerpo, pues al variar la superficie

varia la relación fuerza superficie, lo que comprende el esfuerzo.

Esfuerzo de Tensión

Es aquel que tiende a estirar el elemento romper el material.

Donde las fuerzas que actúan sobre el mismo material tienen la misma

dirección, magnitud y sentidos opuestos hacia fuera del material. 

Esfuerzo de compresión

Es aquel que tiende aplastar el material del miembro de carga y

acortar al miembro en sí. Donde las fuerzas que actúan sobre el mismo

tienen la misma dirección, magnitud y sentidos opuestos hacia dentro

del material. 

Esfuerzo cortante

Este tipo de esfuerzo busca cortar el elemento, esta fuerza actúa

de forma tangencial al área de corte. 

Componentes del esfuerzo.

Los esfuerzos originados por fuerzas de superficie son también

magnitudes de tipo vectorial que se pueden descomponer y componerse

como tales. En el caso general, un vector esfuerzo que actúa sobre un

plano lo hace en forma oblicua a él. Un esfuerzo que actué

perpendicularmente a un plano se denomina esfuerzo normal, y uno que

actué paralelamente a un plano se denomina esfuerzo de cizalla.

Los estados de esfuerzo se clasifican en: uniaxial, biaxial y triaxial,

en función de que dos, uno ó ninguno de los esfuerzos principales sea

cero.

Origen de los esfuerzos.

Para entender el desarrollo de las estructuras geológicas como las

fracturas, es necesario tomar en cuenta varios aspectos, comenzando

con la idea que tanto el interior como en el exterior del planeta, los

materiales pétreos se encuentran sujetos a una continua dinámica o

movimiento debido a muchos factores, dentro de los cuales podríamos

mencionar:

Deformación.

Se refiere a los cambios en las dimensiones de un miembro

estructural cuando este se encuentra sometido a cargas externas. Estas

deformaciones serán analizadas en elementos estructurales de cargados

axialmente, por los que entre las cargas estudiadas estarán materiales

las de tensión o compresión.

La Deformación Unitaria, se puede definir como la relación unitaria

existente entre la deformación total y la longitud inicial del elemento, la

cual permitirá determinar la deformación del elemento sometido a

esfuerzos de tensión o compresión axial.

Fuerzas.

La fuerza es una magnitud vectorial (con dirección y sentido) que

tiende a producir un cambio en la dirección de un cuerpo o como

modificación de su estructura interna, es decir tiende a producir una

deformación.

Orígenes.

La ley Hooke expresa que la deformación que experimenta un

elemento sometido a carga externa es proporcional a esta. En el año

1678 por Robert Hooke enuncia la ley de que el esfuerzo es proporcional

a la deformación. Pero fue Thomas Young, en el año 1807, quien

introdujo la expresión matemática con una constante de

proporcionalidad que se llama Módulo de Young.

EEn donde: σ: es el esfuerzo. ε: es la deformación unitaria. E: módulo de elasticidad.

Diagrama de Esfuerzo-Deformación

a) Límite de proporcionalidad: se observa que va desde el origen

O hasta el punto llamado límite de proporcionalidad, es un

segmento de recta rectilíneo, de donde se deduce la tan conocida

relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación

enunciada en el año 1678 por Robert Hooke. Cabe resaltar que,

más allá la deformación deja de ser proporcional a la tensión.

b) Limite de elasticidad o limite elástico: es la tensión más allá

del cual el material no recupera totalmente su forma original al ser

descargado, sino que queda con una deformación residual llamada

deformación permanente.

c) Punto de fluencia: es aquel donde en el aparece un considerable

alargamiento o fluencia del material sin el correspondiente

aumento de carga que, incluso, puede disminuir mientras dura la

fluencia. Sin embargo, el fenómeno de la fluencia es característico

del acero al carbono, mientras que hay otros tipos de aceros,

aleaciones y otros metales y materiales diversos, en los que no

manifiesta.

d) Esfuerzo máximo o esfuerzo de Rotura: es la máxima

ordenada en la curva esfuerzo-deformación.

e) Esfuerzo de rotura: el error es debido al fenómeno denominado

estricción. Próximo a tener lugar la rotura, el material se alarga

muy rápidamente y al mismo tiempo se estrecha, en una parte

muy localizada de la probeta, de forma que la carga, en el instante

de rotura, se distribuye realmente sobre una sección mucho más

pequeña.

Importancia de su estudio.

La deformación que causan los Cambios de Temperatura en los

elementos de máquinas cuando están en funcionamiento sufre cambios

de temperatura que provocan deformaciones en estos productos de

estos diferenciales de temperatura. Algunos ejemplos de ellos son: las

piezas de los motores, hornos, máquinas herramientas (fresadoras,

tornos, cortadoras), equipos de moldeo y extrusión de plástico. Los

diferentes materiales cambian de dimensiones a diferentes tasas cuando

se exponen a cambios de temperaturas.

La mayoría de los metales se dilatan al aumentar la temperatura,

aunque algunos se contraen y otros permanecen del mismo tamaño.

Estos cambios de dimensiones están determinados por el coeficiente de

expansión térmica. 

Coeficiente de expansión térmica

Es la propiedad de un material que indica la cantidad de cambio

unitario dimensional con un cambio unitario de temperatura. 

Relación entre el esfuerzo y la 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.

La deformación frágil es la que produce ruptura, mientras que

la deformación dúctil origine cambios sin que el cuerpo se fracture. Es

obvio que la deformación frágil es discontinua y que la dúctil es

continua.

La deformación dúctil puede subdividirse en elástica y

permanente; deformación elástica es aquella en la cual se produce

deformación por aplicación de un campo de esfuerzos pero si los

esfuerzos se retiran, la deformación se pierde, recuperando el cuerpo su

forma original.

La deformación plástica y viscosa corresponden con dos tipos

de deformación continua, en los que ésta permanece aun cuando el

esfuerzo sea retirado, por lo que se denomina deformación permanente.

Según la geometría, de la deformación interna, ésta se clasifica en

homogénea y en heterogénea.

La elasticidad Es aquella propiedad de un material por virtud de

la cual las deformaciones causadas por el esfuerzo desaparecen al

removérsele. Algunas sustancias, tales como los gases poseen

únicamente elasticidad volumétrica, pero los sólidos pueden poseer,

además, elasticidad de forma. Un cuerpo perfectamente elástico se

concibe como uno que recobra completamente su forma y sus

dimensiones originales al retirarse el esfuerzo.

CONCLUSIÓN

Los materiales sufren de deformación y existe un esfuerzo,

entonces se puede decir el esfuerzo es la razón de una fuerza aplicada

entre el área sobre el cual actúa, por ejemplo Newtons/m2, o libras/ft2,

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 una base común de referencia y la

deformación es el cambio relativo en las dimensiones o en la forma de

un cuerpo como resultado de la aplicación de un esfuerzo.

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. 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.

 

BIBLIOGRAFIA

Referencias Bibliográficas:

www.ptolomeo.unam.mx

http://www.monografias.com/trabajos72/diagrama-esfuerzo-

deformacion/diagrama-esfuerzo-deformacion2.shtml#ixzz3GeRkjU2x

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/palmira/5000155/lecciones/

lec2/2_5.htm