WTM1 ELASTICIDAD Y RESISTENCIA DE

MATERIALES I

Temas Clase 1• Introducción a la elasticidad y resistencia de los

materiales• Clasificación de las fuerzas.• Deformación y tensión.• Tipos de deformaciones.• Tipos de esfuerzos.• Revisión del tópico de equilibrio estático y DCL

Introducción• La resistencia de materiales estudia los solidos

deformables mediante modelos simplificados.• La resistencia de un elemento se define como su

capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo.

• En física el término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.

• Los cuerpos absolutamente rígidos, indeformables, no existen en la realidad.

• Las deformaciones de los cuerpos, debida a la acción de cargas, en realidad son pequeñas y en general pueden ser detectadas solamente con instrumentos especiales.

• Las deformaciones pequeñas no influyen sensiblemente sobre las leyes del equilibrio y del movimiento del sólido.

• El estudio de estas deformaciones es necesario para resolver un problema de gran importancia practica como es el de determinar las condiciones para las cuales puede tener lugar la falla de una pieza, y también las condiciones donde la pieza puede trabajar con seguridad.

Clasificación de las Fuerzas• Las fuerzas miden la acción de los cuerpos entre si. Si la

estructura se considera aislada de los cuerpos que lo rodean, la acción de estos últimos sobre la estructura se sustituye por fuerzas que llamaremos exteriores.

• Las fuerzas exteriores se dividen en fuerzas de volumen y de superficie.

• Las fuerzas de volumen están distribuidas en el volumen del solido y aplicadas a cada partícula del cuerpo. Son fuerzas de volumen el peso propio, las fuerzas magnéticas, las fuerzas de inercia de cuerpos animados de movimiento acelerado, etc.

• Las fuerzas de superficie están aplicadas a ciertas áreas de la superficie y caracterizan la acción mutua directa de contacto entre el cuerpo que se analiza y los que lo rodean. Son fuerzas de superficie la presión hidrostática, la presión del viento, etc.

• Algunas fuerzas se distribuyen sobre superficies tan reducidas que reciben el nombre de fuerzas o cargas puntuales, considerándose por simplificación aplicadas sobre un punto.

• La interacción entre las partes del cuerpo que se estudia, dentro de los limites fijados, se caracteriza por las fuerzas interiores.

• Las fuerzas interiores surgen, no solo entre los distintos elementos de la estructura que actúan mutuamente entre si, sino también entre todas las partículas contiguas del cuerpo sometido a la acción de una carga.

• Según el principio de acción y reacción estas fuerzas interiores siempre son reciprocas. La parte derecha de la barra actúa sobre la izquierda de la misma manera que la izquierda sobre la derecha.

Conceptos de tensión y de deformaciones - DCL

• Como introducción al tema observemos la siguiente máquina, que es una prensa que tiene la función de ensayar muestras de materiales sometidos a esfuerzos de compresión.

• Para ello se coloca la muestra sobre el piso de la base y se aprieta el extremo del tornillo contra ella haciendo girar el volante del extremo superior. Esta acción somete así a la porción inferior del tornillo a compresión axial y a las barras laterales a tracción axial. Se observa también que la cruceta de cabeza está sometida a flexión y corte, y la parte superior del tornillo a torsión.

• Si consideramos los componentes de prensa, vemos que los mismos están sometidos a diferentes tipos de solicitaciones, las que generan esfuerzos internos. Por ejemplo, podríamos trazar los diagramas característicos correspondientes a momentos flectores y corte en la cruceta de cabeza.

Tensiones• Podemos distinguir una tensión normal al plano de la

sección y otra contenida en el mismo, obteniéndose así dos tensiones denominadas tensión normal (σ) y tensión tangencial (τ).

Deformaciones• La deformación es, en sentido generalizado, el cambio

geométrico que experimenta un cuerpo no rígido bajo la acción de las fuerzas externas que a él se aplican.

Tipos de Deformaciones• Las tensiones normales σ dan lugar a alargamientos

mientras que las tensiones tangenciales τ provocan distorsiones γ.

Tipos de esfuerzos