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Deformacion y esfuerzo

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1. ESFUERZO DE DEFORMACION INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITCNICO SANTIAGO MARIO EXTENSIN PORLAMAR AUTOR: MIGUEL SALAZAR C.I: 22.650.368 2. INTRODUCCION Es importante para nuestro conocimiento en general y el desarrollo de nuestra carrera el conocer sobre la ciencia de los materiales siendo ventajoso ya que cada uno tiene un comportamiento distinto, proporcionndonos as el desarrollo de diseos confiables. 3. QUE ES ESFUERZO El esfuerzo es la intensidad de las fuerzas componentes internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. El esfuerzo se define en trminos de fuerza por unidad de rea. Existen tres clases bsicas de esfuerzos: tensivo, compresivo y corte. El esfuerzo se computa sobre la base de las dimensiones del corte transversal de una pieza antes de la aplicacin de la carga, que usualmente se llaman dimensiones originales. 4. DEFORMACION Se define como el cambio de forma de un cuerpo, el cual se debe al esfuerzo, al cambio trmico, al cambio de humedad o a otras causas. En conjuncin con el esfuerzo directo, la deformacin se supone como un cambio lineal y se mide en unidades de longitud. En los ensayos de torsin se acostumbra medir la deformacin cmo un ngulo de torsin (en ocasiones llamados detrusin) entre dos secciones especificadas. 5. Cuando la deformacin se define como el cambio por unidad de longitud en una dimensin lineal de un cuerpo, el cual va acompaado por un cambio de esfuerzo, se denomina deformacin unitaria debida a un esfuerzo. Es una razn o numero no dimensional, y es, por lo tanto, la misma sin importar las unidades expresadas (figura 17), su clculo se puede realizar mediante la siguiente expresin: e = e / L (14) donde, e : es la deformacin unitaria e : es la deformacin L : es la longitud del elemento 6. ELASTICIDAD La elasticidad es la propiedad de un objeto o material que causa que sea restaurado a su forma original, despus de la distorsin. Se dice que es ms elstica, si se restablece por s mismo a su configuracin original, de forma ms precisa. Una tira de goma es fcil de estirar, y se ajusta de nuevo hasta cerca de su longitud original cuando se libera, pero no es tan elstica como un trozo de cuerda de piano. La cuerda de piano es ms difcil de estirar, pero se dice que es ms elstica que la tira de goma, porque retorna a su longitud original de manera mas precisa. Una cuerda de piano real puede ser golpeada cientos de veces, sin que se estire suficientemente para llevarla fuera de tono de forma notable. Un muelle es un ejemplo de objeto elstico -cuando se estiran, ejerce una fuerza de restauracin que tiende a traerlo de vuelta a su longitud original-. En general, esta fuerza restauradora es proporcional a la cantidad de estiramiento, como se describe por medio de la Ley de Hooke. 7. Para cables o volmenes, la elasticidad se describe generalmente, en trminos de cantidad de deformacin (tensin) resultante de un estiramiento determinado (mdulo de Young). Las propiedades elsticas de los volmenes de materiales describe la respuesta de los materiales a los cambios de presin. Ley de Hooke Una de las propiedades de la elasticidad es que se necesita dos veces la fuerza, para estirarlo dos veces la longitud. A esa dependencia lineal del desplazamiento sobre la fuerza de elasticidad, se le llama ley de Hooke. 8. LA RESISTENCIA LTIMA Lo que nos determina la resistencia ltima es el esfuerzo mximo al que puede resistir un material, cada material varia la resistencia debido a su composicin o caractersticas. En el diagrama mostrado en la parte inferior se muestra grficamente la resistencia a la tensin al mximo esfuerzo que un material es capaz de desarrollar, diagrama entre esfuerzo y deformacin para un metal dctil y un metal no dctil cargado hasta la ruptura por tensin: 9. La resistencia a la compresin es el mximo esfuerzo de compresin que un material es capaz de desarrollar. Con un material quebradizo que falla en compresin por ruptura, la resistencia a la compresin posee un valor definido. 10. En el diagrama esfuerzo deformacin se muestra esquemticamente la dureza, la cual es una medida de la resistencia a indentacin superficial o a la abrasin, puede, en trminos generales, considerarse como una funcin del esfuerzo requerido para producir algn tipo especificado de deformacin superficial. La dureza se expresa simplemente como un valor arbitrario, tal como la lectura de la bscula del instrumento particular usado. 11. LA PLASTICIDAD La plasticidad es la propiedad mecnica de un material anelstico, natural, artificial, biolgico o de otro tipo, de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elstico, es decir, por encima de su lmite elstico. En los metales, la plasticidad se explica en trminos de desplazamientos irreversibles de dislocaciones. El comportamiento perfectamente plstico es algo menos frecuente, e implica la aparicin de deformaciones irreversibles por pequea que sea la tensin, la arcilla de modelar y la plastilina se aproximan mucho a un comportamiento perfectamente plstico. Otros materiales adems presentan plasticidad con endurecimiento y necesitan esfuerzos progresivamente ms grandes para aumentar su deformacin plstica total. E incluso los comportamientos anteriores puden ir acompaados de efectos viscosos, que hacen que las tensiones sean mayores en casos de velocidades de deformacin altas, dicho comportamiento se conoce con el nombre de visco-plasticidad. 12. DUCTILIDAD La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones metlicas o materiales asflticos, los cuales bajo la accin de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material. A los materiales que presentan esta propiedad se les denomina dctiles. Los materiales no dctiles se califican como frgiles. Aunque los materiales dctiles tambin pueden llegar a romperse bajo el esfuerzo adecuado, esta rotura slo sucede tras producirse grandes deformaciones. 13. QUE ES FALLA:es un defecto que en un momento determinado ocasiona la interrupcin de un cuerpo o componente FALLA MECANICA DE LOS METALES: El ingeniero cuando disea sus productos lo hace de manera que no sean propensos a fallar. De cualquier forma, las fallas ocurren a veces porque las condiciones de servicio han sido ms severas que lo previsto. Ejemplo: los postes de alumbrado no estn y probablemente no deben ser, diseados para resistir el impacto de un auto. A veces la falla sigue a un deterioro del servicio. Finalmente, a veces ocurre una falla porque el control de calidad no fue 100% perfecto durante el procedimiento del metal. Cualquiera q sea la causa de la falla, el ing, puede controlarla y/o prevenirla mejor si entiende sus causas y naturaleza. Los detalles de diseo y control de una falla en un metal deben ser presentados por necesidad en texto cuyo objetivo especfico est centrado en esa clase de problemas. DENTRO DE LA FALLA MECANICA DE LOS METALES TENEMOS: FRACTURA Y FATIGA FRACTURA:ALGUNOS METALES SE ROMPEN CON UNA PEQUEA DEFORMACION PLASTICA E INCLUSIVE EN AUSENCIA DE ELLA. OTROS TIENEN SUFICIENTE DUCTILIDAD PARA DEFORMARSE CONSIDERABLEMENTE ANTES DE QUE OCURRA UNA FALLA FINAL ABRUPTA. 14. Tipos de fractura Fractura frgil: esta ocurre en ocasiones especiales a temperaturas normales, y un poco ms comnmente a temperaturas ms elevadas, un metal puede tener una ductilidad de 100% en reduccin de A, esto es la deformacin plstica continua y no ocurre fractura antes de completar la ruptura. (se caracteriza por presentar una apariencia brillante a simple vista al mover la pieza en la mano) Fractura dctil: cuando ocurre una fractura dctil, una inspeccin puede revelar la falla en proceso antes que ocurra la fractura final. Bajo muchas condiciones se puede hacer algo para corregirlo. La energa es consumida por la fractura dctil. De esta manera la energa que acompaa al ocurrir la falla por impacto puede disiparse. (se caracteriza por presentar una apariencia opaca, los bordes de la pieza se deforman plsticamente, presentan cavidades en su superficie) FATIGA: EL HOMBRE SIEMPRE HA ESTADO CONSCIENTE QUE CIERTOS MATERIALES FALLAN SI CONTINUAN EN SERVICIO POR UN TIEMPO MUY PROLONGADO. LAS PERSONAS AUTORIZADAS SUPONIAN QUE EL METAL SE CANSABA, DE MANERA QUE EMPEZARON HABLAR DE: FALLAS POR FATIGA. 15. El tipo mas conocido de fatiga ocurre al aplicar esfuerzos ciclicos. Nos damos cuenta de que una lamina delgada puede romperse si la doblamos repetidamente hacia atrs y hacia adelante. La fatiga se desarrolla porque cada ciclo produce minusculas deformaciones q no son del todo recuperables.. CLASIFICACION DE LAS FALLAS DEBIDO AL PROCESO DE FABRICACION: COMPOSICION QUIMICA DE LA PIEZA FUNDICION, SOLDADURA, TRATAMIENTO TERMICO, MECANICO. DEBIDO AL DISEO: CONCENTRACION DE ESFUERZO LOCALIZADO GEOMETRIA DE LA PIEZA ALTA TEMPERATURA DEBIDO AL DETERIORO DURANTE LAS CONDICIONES DE SERVICIO: BAJO MANTENIMIENTO OXIDACION (CHOQUE TERMICO) SOBRE CARGAS