Deformaciones De Los Materiales.

* Instituto Universitario Politécnico``Santiago Mariño``

Extensión PorlamarMateria: Elementos De Maquinas.

Realizado por:

Argenida López C. C.I: 49.719.412

INTRODUCCIÒN

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.La mecánica de los sólidos deformables estudia el comportamiento de los cuerpos sólidos deformables ante diferentes tipos de situaciones como la aplicación de cargas o efectos térmicos. Estos comportamientos, más complejos que el de los sólidos rígidos, se estudian en mecánica de sólidos deformables introduciendo los conceptos de deformación y de tensión mediante sus aplicaciones de deformación. Una aplicación típica de la mecánica de sólidos deformables es determinar a partir de una cierta geometría original de sólido y unas fuerzas aplicadas sobre el mismo, si el cuerpo cumple ciertos requisitos de resistencia y rigidez. Para resolver ese problema, en general es necesario determinar el campo de tensiones y el campo de deformaciones del sólido.

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.

Deformación de los materiales

• Comportamiento Elástico

Se da cuando un sólido se deforma adquiriendo mayor energía potencial elástica y, por tanto, aumentando su energía interna sin que se produzcan 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. Dentro del comportamiento elástico hay varios subtipos:

• Elástico lineal isótropo, como el de la mayoría de metales no deformados en frío bajo pequeñas deformaciones.

• Elástico lineal no-isótropo, la madera es material orto trópico que es un caso particular de no-isotropía.

• Elástico no-lineal, ejemplos de estos materiales elásticos no lineales son la goma, el caucho y el hule, también el hormigón o concreto para esfuerzos de compresión pequeños se comporta de manera no-lineal y aproximadamente elástica.

• Comportamiento plástico:

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. A su vez los subtipos son:

• Plástico puro, cuando el material

"fluye" libremente a partir de un cierto

valor de tensión.

• Plástico con endurecimiento,

cuando para que el material acumule

deformación plástica es necesario ir

aumentando la tensión.

• Plástico con ablandamiento.

• Comportamiento viscoso:

Se produce cuando la velocidad de deformación

entra en la ecuación constitutiva, típicamente para

deformar con mayor velocidad de deformación es

necesario aplicar más tensión que para obtener la

misma deformación con menor velocidad de

deformación pero aplicada más tiempo.

• Visco-elástico, en que las deformaciones elásticas

son reversibles. Para velocidades de deformaciones

arbitrariamente pequeñas este modelo tiende a un

modelo de comportamiento elástico.

• Visco-plástico, que incluye tanto el desfasaje entre

tensión y deformación por efecto de la viscosidad

como la posible aparición de deformaciones plásticas

irreversibles.

Esfuerzos Axiales

Una forma de comparar la deformación entre dos elementos, es expresarla como una deformación porcentual, o en otras palabras, calcular la deformación que sufrirá una longitud unitaria del material, la cual se denomina deformación unitaria e. La deformación unitaria se calculará como:

ɛ = δ /Lo (5)

Donde,

ɛ : deformación unitaria,

δ:deformación total.

Lo: longitud inicial del elemento deformado.

Algunas características mecánicas de los materiales como su resistencia (capacidad de oponerse a la rotura), su rigidez (capacidad de oponerse a las deformaciones) y su ductilidad (capacidad de deformarse antes de romperse).

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. Además de tener resistencia, los materiales deben tener rigidez, es decir tener capacidad de oponerse a las deformaciones.

Esfuerzos cortantes

Las fuerza parte del mismo con respecto a otra. En este caso, sobre el área de deslizamiento se produce un esfuerzo cortante, o tangencial, o de cizalladora. Análogamente a lo que sucede con el esfuerzo normal, el esfuerzo cortante se define como la relación entre la fuerza y el área a través de la cual se produce el deslizamiento, donde la fuerza es paralela al área. El esfuerzo cortante se calcula como: Esfuerzo cortante = fuerza / área donde se produce el deslizamiento

= F / A

Donde

: es el esfuerzo cortante

F: es la fuerza que produce el esfuerzo cortante

A: es el área sometida a esfuerzo cortante.

zas aplicadas a un elemento estructural pueden inducir un efecto de deslizamiento de una

Tipos De Esfuerzos:

La acción de las fuerzas sobre los cuerpos y su estructura provoca una serie de efectos internos. Estos efectos se manifiestan como tensiones externas.

Esfuerzo es la tensión interna que experimentan todos los cuerpos sometidos a la acción de una o varias fuerzas:

*Tracción: Al aplicar dos fuerzas perpendiculares a la superficie, en la misma dirección y sentido contrario hacia fuera, el cuerpo tiende a estirarse.

* Compresión: Al aplicar dos fuerzas perpendiculares a la superficie, en la misma dirección y sentido contrario hacia adentro, el cuerpo tiende a comprimirse.

*Flexión: Al aplicar dos fuerzas perpendiculares a la longitud, en la misma dirección y sentido, el cuerpo tiende a doblarse.

*Torsión: Al aplicar dos fuerzas perpendiculares a la longitud, en la misma dirección y sentido contrario, el cuerpo tiende a retorcerse.

*Cizalladora o cortadura: Al aplicar dos fuerzas perpendiculares a la longitud, en la misma dirección y sentido contrario, el cuerpo tiende a cortarse.

*Esfuerzos permisibles: Es la carga máxima que puede soportar un elemento sin fallar antes de que termine su vida útil predeterminada.

Las fallas pueden ser por rotura, deformación o fatiga, depende de cada aplicación y de cada tipo de esfuerzos que se le estén aplicando, por ejemplo si es los esfuerzos pueden ser estáticos, dinámicos o cíclicos o combinación de estos. Matemáticamente se calcula.

EP=ER/n EP esfuerzo permisible. ER carga de rotura en ensayo de laboratorio. n coeficiente de seguridad depende del tipo de carga y del tipo de material.

Conclusión

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. 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. En materiales

extremadamente frágiles, como los cerámicos, el esfuerzo de fluencia, la resistencia a la tensión y el esfuerzo de ruptura

son iguales. La deformación elástica obedece a la Ley de Hooke Monografías. Como la constante de proporcionalidad E

llamada módulo de elasticidad o de Young, representa la pendiente del segmento lineal de la gráfica Esfuerzo -

Deformación, y puede ser interpretado como la rigidez, o sea, la resistencia del material a la deformación elástica. En la

deformación plástica la Ley de Hooke deja de tener validez.