República Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educación Superior

I.U.P. ´´Santiago Mariño´´Extensión-Porlamar. Edo. Nueva Esparta

Realizado por:Doriana RojasC.I: 20.537.308

Materia: Elementos de MaquinaProf. Julián Carneiro

Porlamar, 11 de Octubre de 2014

La fuerza por unidad de área, o la intensidad delas fuerzas distribuidas a través de una sección dada,se llama Esfuerzo sobre esa sección y se representacon la letra griega σ (sigma). El esfuerzo es unelemento con área transversal A, sometido a unacarga axial P, se obtiene por lo menos al dividir lamagnitud P de la carga entre el área A:

σ = P

ADonde:

P≡ Fuerza axial;

A≡ Área de la sección transversal.

En general, los esfuerzos que actúan sobre una superficie plana pueden seruniformes en toda el área o bien variar la intensidad de un punto a otro.

El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades deárea, en el sistema internacional (SI) la fuerza es en Newton(N) y el área en metros cuadrados (m2), el esfuerzo seexpresa por N/m2 o pascal (Pa). Esta unidad es pequeñapor lo que se emplean múltiplos como el es el kilopascal(kPa), megapascal (MPa) o gigapascal (GPa). En el sistemaamericano, la fuerza es en libras y el área en pulgadascuadradas, así el esfuerzo queda en libras sobre pulgadascuadradas (psi). Particularmente en Venezuela la unidadmás empleada es el kgf/cm2 para denotar los valoresrelacionados con el esfuerzo (Beer y Johnston, 1993; Popov,1996; Singer y Pytel, 1982; Timoshenko y Young, 2000).

Los esfuerzos pueden clasificarse en dos tiposprincipales: los que son perpendiculares a la superficie deaplicación (s) y los que son paralelos a la misma (t), si lafuerza aplicada no fuese normal (perpendicular) ni paralelaa la superficie, siempre puede descomponerse en la sumavectorial de otras dos que siempre resultan ser una normaly la otra paralela.

Tracción. Hace que se separen entresí las distintas partículas quecomponen una pieza, tendiendo aalargarla. Por ejemplo, cuando secuelga de una cadena una lámpara,la cadena queda sometida a unesfuerzo de tracción, tendiendo aaumentar su longitud.

Compresión. Hace que se aproximenlas diferentes partículas de unmaterial, tendiendo a produciracortamientos o aplastamientos.Cuando nos sentamos en una silla,sometemos a las patas a un esfuerzode compresión, con lo que tiende adisminuir su altura.

Cizallamiento o cortadura. Seproduce cuando se aplican fuerzasperpendiculares a la pieza, haciendoque las partículas del materialtiendan a resbalar o desplazarse lasunas sobre las otras. Al cortar conunas tijeras un papel estamosprovocando que unas partículastiendan a deslizarse sobre otras. Lospuntos sobre los que apoyan las vigasestán sometidos a cizallamiento.

Flexión. Es una combinación decompresión y de tracción. Mientrasque las fibras superiores de la piezasometida a un esfuerzo de flexión sealargan, las inferiores se acortan, oviceversa. Al saltar en la tabla deltrampolín de una piscina, la tabla seflexiona. También se flexiona unpanel de una estantería cuando secarga de libros o la barra donde secuelgan las perchas en los armarios.

Torsión. Las fuerzas de torsión sonlas que hacen que una pieza tienda aretorcerse sobre su eje central. Estánsometidos a esfuerzos de torsión losejes, las manivelas y los cigüeñales.

Se conoce como el cambio en el tamaño o forma deun cuerpo debido a la aplicación de una o más fuerzassobre el mismo o la ocurrencia de dilatación térmica.La deformación puede ser visible o prácticamenteinadvertida si no se emplea el equipo empleado parahacer mediciones precisas.

ε = δ

L

Donde:

δ = cociente de alargamiento

L = Longitud inicial

Deformación plástica, irreversible o permanente.Modo de deformación en que el material no

regresa a su forma original después de retirar lacarga aplicada. Esto sucede porque, en ladeformación plástica, el material experimentacambios termodinámicos irreversibles al adquirirmayor energía potencial elástica. La deformaciónplástica es lo contrario a la deformación reversible.

Deformación elástica, reversible o no permanente.

El cuerpo recupera su forma original al retirar lafuerza que le provoca la deformación. En este tipo dedeformación, el sólido, al variar su estado tensional yaumentar su energía interna en forma de energíapotencial elástica, solo pasa por cambiostermodinámicos reversibles.

Fractura.

Este tipo de deformación también es irreversible.Una ruptura se produce después de que el material haalcanzado el extremo de la goma, de plástico y, acontinuación, los rangos de deformación. En estepunto, las fuerzas se acumulan hasta que sonsuficientes para causar una fractura. Todos losmateriales eventualmente fractura, si se aplicanfuerzas suficientes.

La deformación es un proceso termodinámico enel que la energía interna del cuerpo acumula energíapotencial elástica. A partir de unos ciertos valores de ladeformación se pueden producir transformaciones delmaterial y parte de la energía se disipa en forma deplastificado, endurecimiento, fractura o fatiga delmaterial.

El diseño de elementos estructurales implica determinar laresistencia y rigidez del material estructural, estas propiedades sepueden relacionar si se evalúa una barra sometida a una fuerzaaxial para la cual se registra simultáneamente la fuerza aplicada y elalargamiento producido. Estos valores permiten determinar elesfuerzo y la deformación que al graficar originan el denominadodiagrama de esfuerzo y deformación.

Los diagramas son similares si se trata del mismo material y demanera general permite agrupar los materiales dentro de doscategorías con propiedades afines que se denominan materialesdúctiles y materiales frágiles. Los diagramas de materiales dúctilesse caracterizan por ser capaces de resistir grandes deformacionesantes de la rotura, mientras que los frágiles presenta unalargamiento bajo cuando llegan al punto de rotura.

En un diagrama se observa un tramo recta inicial hasta un punto denominado límite deproporcionalidad. Este límite tiene gran importancia para la teoría de los sólidos elásticos, yaque esta se basa en el citado límite. Este límite es el superior para un esfuerzo admisible.

Los puntos importantes del diagrama de esfuerzo deformación son:

− Límite de proporcionalidad: hasta este punto la relación entre el esfuerzo y la deformación eslineal;

− limite de elasticidad: más allá de este límite el material no recupera su forma original al serdescargado, quedando con una deformación permanente;

− punto de cedencia: aparece en el diagrama un considerable alargamiento o cedencia sin el

correspondiente aumento de carga. Este fenómeno no se observa en los materiales frágiles;

− esfuerzo último: máxima ordenada del diagrama esfuerzo – deformación;

− punto de ruptura: cuanto el material falla.

Dado que el límite de proporcionalidad, elasticidad y punto de cedencia están tan cerca seconsidera para la mayoría de los casos como el mismo punto. De manera que el material alllegar a la cedencia deja de tener un comportamiento elástico y la relación lineal entre elesfuerzo y la deformación deja de existir.

La ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke, originalmente formulada para casos del estiramiento longitudinal, establece que el alargamiento unitario que experimenta un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada

:

siendo el alargamiento, la longitud original, : módulo de Young, la sección transversal de la pieza estirada. La ley se aplica a materiales elásticos hasta un límite denominado límite elástico.