INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO SANTIAGO MARIÑO

EXTENCIÓN PORLAMAR

ESFUERZO Y DEFORMACIÓN

Anyelis Rivero

INTRODUCCIÓN

La mejor manera de entender el comportamiento mecánico de un material es someterlo a una determinada acción (una fuerza) y medir su respuesta (la deformación que se produzca). De este procedimiento se deducen las características acción – respuesta del material. Debido a que la fuerza y la deformación absolutas no definen adecuadamente para efectos comparativos las características de un material, es necesario establecer la relación entre el esfuerzo y la deformación unitaria.

Esfuerzo se refiere a la causa de una deformación, y deformación se refiere al efecto de la deformación. La fuerza descendente F causa el desplazamiento x.Por tanto, el esfuerzo es la fuerza; la deformación es la elongación.

El esfuerzo se define aquí como la intensidad de las fuerzas componentes internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. El esfuerzo se define en términos de fuerza

por unidad de área.La deformación se define como

el cambio de forma de un cuerpo, el cual se debe al esfuerzo, al cambio térmico, al cambio de humedad o a otras causas. Cuando la deformación se define como el cambio por unidad de longitud en una dimensión lineal de un cuerpo, el cual va acompañado por un cambio de esfuerzo, se denomina deformación unitaria debida a un esfuerzo. Es una razón o número no dimensional, y es, por lo tanto, la misma sin importar las unidades expresadas, su cálculo se puede realizar mediante la siguiente expresión:e = e / L (14)Donde,e : es la deformación unitariae : es la deformaciónL: es la longitud del elemento

ESFUERZO Y DEFORMACIÓN

LA RESISTENCIA ÚLTIMA

El término resistencia última está relacionado con el esfuerzo máximo que un material puede desarrollar. La resistencia a la tensiones el máximo esfuerzo de tensión que un material es capaz de desarrollar. La figura siguiente muestra, esquemáticamente, las relaciones entre esfuerzo y deformación para un metal dúctil y un metal no dúctil cargado hasta la ruptura por tensión:

Compresión

La resistencia a la compresión es el máximo esfuerzo de compresión que un material es capaz de desarrollar. Con un material quebradizo que falla en compresión por ruptura, la resistencia a la compresión posee un valor definido. En el caso de los materiales que no fallan en compresión por una fractura desmoronante (materiales dúctiles, maleable o semiviscoso), el valor obtenido para la resistencia a la compresión es un valor arbitrario que depende del grado de distorsión considerado como falla efectiva del material. La siguiente figura muestra un diagrama característicos de esfuerzo y deformación para materiales dúctiles y no dúctiles en compresión:

CLASIFICACIÓN DE EZFUERZO

Fuerza. 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:

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.

Esfuerzos Normales Axiales

Esfuerzos normales: son aquellos debidos a fuerzas perpendiculares a la sección transversal.

Esfuerzos axiales: son aquellos debidos a fuerzas que actúan a lo largo del eje del elemento.

Los esfuerzos normales axiales por lo general ocurren en elementos como cables, barras o columnas sometidos a fuerzas axiales (que actúan a lo largo de su propio eje), las cuales pueden ser de tensión o de compresión.

Esfuerzo y deformación

uniaxial

Esfuerzo y deformación biaxial

Esfuerzo y deformación

triaxial.

Esfuerzo de torsión

Se define como la capacidad torsión de objetos en rotación alrededor de un eje fijo. En otras palabras, es la multiplicación de la fuerza y la distancia más corta entre el punto de aplicación de la fuerza y el eje fijo. De la definición, también se puede inferir que, el par es una cantidad vectorial que tiene tanto la dirección como en magnitud. Sin embargo, ya que está girando alrededor de un eje fijo de su dirección puede ser en sentido horario o antihorario. Durante las explicaciones y ejemplos que dan la dirección "+" si se gira hacia la derecha y "-" si se gira hacia la izquierda. El par se muestra en la física con el símbolo "τ". Usted puede venir a través torsión con otro nombre "momento". Ahora, examinemos dado imágenes una por una para entender torsión en detalle.

a)  Límite de proporcionalidad:Se observa que va desde el origen o hasta el punto llamado límite de proporcionalidad.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.c) Punto de fluencia:Es aquel donde en el aparece un considerable alargamiento o fluencia del material sin el correspondiente aumento de carga .d) Esfuerzo máximo:Es la máxima ordenada en la curva esfuerzo-deformación.e) Esfuerzo de Rotura:Verdadero esfuerzo generado en un material durante la rotura.

DIAGRAMAEl diagrama es la curva resultante

graficada con los valores del esfuerzo y la correspondiente deformación unitaria en el espécimen calculado a partir de los datos de un ensayo de tensión o de compresión.

Elasticidad y plasticidad.

Elasticidad La elasticidad es aquella propiedad de un material por virtud de la cual las deformaciones causadas por el esfuerzo desaparecen al removérsele. Un cuerpo perfectamente elástico se concibe como uno que recobra completamente su forma y sus dimensiones originales al retirarse el esfuerzo.

Plasticidad  La plasticidad es aquella propiedad que permite al material sobrellevar deformación permanente sin que sobrevenga la ruptura. Las deformaciones plásticas son causadas por deslizamientos inducidos por esfuerzos cortantes.

Rigidez

La rigidez tiene que ver con la deformabilidad relativa de un material bajo carga. Se le mide por la velocidad del esfuerzo con respecto a la deformación. Mientras mayor sea el esfuerzo requerido para producir una deformación dada, más rígido se considera que es el material.Bajo un esfuerzo simple dentro del rango proporcional, la razón entre el esfuerzo y la deformación correspondiente es denominada módulo de elasticidad (E). Existen tres módulos de elasticidad: el módulo en tensión, el módulo en compresión y el módulo en cortante. Bajo el esfuerzo de tensión, esta medida de rigidez se denomina módulo de Young; bajo corte simple la rigidez se denomina módulo de rigidez.

Esfuerzo y deformación por torsión

Esfuerzos cortantes

ConclusiónEn la ingeniería hace necesario el conocimiento de las propiedades

físicas de muchos materiales ya sean elásticos plásticos entre otros. Todo cuerpo al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el sentido de aplicación de la fuerza.

La deformación es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos producidos por una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo o la ocurrencia de dilatación térmica. Por lo tanto el Esfuerzo se refiere a la causa de una deformación, y deformación se refiere al efecto de la deformación. Existe dos tipos de esfuerzos, esfuerzo de tensión este ocurre cuando fuerzas iguales y opuestas se dirigen alejándose mutuamente y el esfuerzo de compresión que ocurre cuando fuerzas iguales y opuestas se dirigen una hacia la otra.