Instituto universitario Politécnico

“Santiago Mariño”

Extensión Porlamar

Escuela de ingeniería: Industrial

Asignatura: Elementos de maquinas

Capitulo I, II y III

Realizado por:

Esther Moya

C.I:20.326.144

Porlamar, 13/06/2014

IntroducciónEn la parte de los cambios de forma como las deformaciones

que acompañan a un determinado estado de fuerzas los principios y

métodos que se desarrollan son aplicados a los casos mas concretos

de torsión y de flexión, y los aplicaremos al caso de esfuerzo

axialmente en general estudiaremos las relaciones entre las

deformaciones elásticas, junto con las deformaciones platica y las

relaciones fuerza-deformación. Esperando llenar todas las expectativas

del lector.

Esfuerzo

Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro

del material por lo que se distribuyen en toda el área;

justamente se denomina esfuerzo a la fuerza por unidad de

área, la cual se denota con la letra griega sigma (σ) y es un

parámetro que permite comparar la resistencia de dos

materiales, ya que establece una base común de referencia.

σ=P/A

Donde= Fuerza axial;

A= Área de la sección transversal.

Tipos de EsfuerzoCuando las estructuras resisten a la deformación se dice que tienen rigidez. Las fuerzas que

actúan sobre los diferentes elementos de las mismas se denominan cargas. La fuerza que haceun elemento de la estructura para no ser deformado por las cargas se denomina esfuerzo.Dichos esfuerzos pueden ser:

tracción o tensión, cuando las cargas que actúan sobre la pieza tienden a estirarla, tal y comosucede, por ejemplo, con los cables de un puente colgante.

compresión, cuando las cargas que soporta la pieza tienden a aplastarla, como es el caso,por ejemplo, de las columnas. Este esfuerzo no puede ser soportado por los tirantes.

flexión, cuando las cargas que actúan sobre la pieza tienden a doblarla, como sucede con lasvigas.

corte o cizalladura, cuando las cargas que soporta la pieza tienden a cortarla. Éste es el tipo deesfuerzo al que están sometidos los puntos de apoyo de las vigas.

torsión, cuando las cargas que soporta la pieza tienden a retorcerla. Este es el caso de losejes, cigüeñales y manivelas.

Esfuerzo axial y normal

El esfuerzo axial: Esfuerzo que es perpendicular al plano sobre

el que se aplica la fuerza de tracción o compresión, que es

distribuido de manera uniforme por toda su superficie. También

llamado esfuerzo normal.

El esfuerzo normal: Esfuerzo que es perpendicular al plano

sobre el que se aplica la fuerza de tracción o compresión, que

es distribuido de manera uniforme por toda su superficie.

También llamado esfuerzo axial.

Carga AxialFuerza que actúa a lo largo del eje longitudinal de un

miembro estructural aplicada al centroide de lasección transversal del mismo produciendo unesfuerzo uniforme. También llamada fuerza axial.

fuerza axial: Fuerza que actúa a lo largo del ejelongitudinal de un miembro estructural aplicada alcentroide de la sección transversal del mismoproduciendo un esfuerzo uniforme. También llamadacarga axial.

esfuerzo directo: Esfuerzo, que puede ser tanto detracción como de compresión, que mantiene un valorconstante en las secciones longitudinal y transversalde una barra sometida a fuerzas tracción ocompresión axial.

El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades de

área, en el sistema internacional (SI) la fuerza es en

Newton (N) y el área en metros cuadrados (m2), el

esfuerzo se expresa por N/m2 o pascal (Pa). Esta unidad

es pequeña por lo que se emplean múltiplos como el es el

kilopascal (kPa), megapascal (MPa) o gigapascal (GPa).

En el sistema americano, la fuerza es en libras y el área en

pulgadas cuadradas, así el esfuerzo queda en libras sobre

pulgadas cuadradas (psi). Particularmente en Venezuela la

unidad más empleada es el kgf/cm2 para denotar los

valores relacionados con el esfuerzo.

Unidades de Esfuerzo

Deformación

Se conoce como deformación cuando un cuerpo cambia

de tamaño y de forma a través de un esfuerzo interno

producido o a través de fuerzas efectuadas sobre él. La

deformación se mide a través de la magnitud que es conocida

como deformación unitaria o deformación axial. Esta

deformación se consigue determinando el cambio de longitud

por unidad de longitud. Estos son perfectos para expresar los

cambios de longitud de un prisma mecánico o de un cable.

Deformación elástica y plástica

Deformación elástica: al eliminar la tensión aplicada sobre el

material, éste vuelve a su longitud inicial. Los átomos del material se

desplazan momentáneamente de sus posiciones de equilibrio.

Deformación plástica: al eliminar la tensión aplicada sobre el

material, éste no recupera sus dimensiones iníciales. Los átomos del

material se desplazan definitivamente a otras nuevas posiciones.

DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACION

La deformación es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo

debido a la aplicación de una o más fuerzas sobre el mismo o la

ocurrencia de dilatación térmica. La magnitud más simple para medir la

deformación es lo que en ingeniería se llama deformación axial o

deformación unitaria se define como el cambio de longitud por unidad

de longitud. 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.

Fatiga

La fatiga de material consiste en el desgaste y posterior rupturade un objeto construido por el ser humano. La fatiga dematerial, tiene que ver más que nada, con objetos, los cuales,soportan carga. Y nos referimos, a todos los objetosconstruidos por el hombre, diseñados para soportar peso. Lafatiga de los materiales se da cuando se ejercen fuerzasrepetidas aplicadas sobre el material creando pequeñas grietasque pueden llegar a producir una ruptura del material. Es unfenómeno muy importante, ya que es la primera causa derotura de los materiales metálicos (aproximadamente el 90%).

Ley de HookeEsta ley establece que un cuerpo elástico se deforma

proporcionalmente a la fuerza que actúa sobre él. Esta gráfica

muestra el aumento de longitud (alargamiento) de un alambre

elástico a medida que aumenta la fuerza ejercida sobre el mismo. En

la parte lineal de la gráfica, la longitud aumenta 10 mm por cada

newton (N) adicional de fuerza aplicada. El cambio de longitud

(deformación) es proporcional a la fuerza (tensión).

El alambre empieza a estirarse desproporcionadamente para

una fuerza aplicada superior a 8 N, que es el límite de elasticidad del

alambre. Cuando se supera este límite, el alambre reduce su longitud

al dejar de aplicar la fuerza, pero ya no recupera su longitud original.

RigidezEs la propiedad de un cuerpo, elemento o estructura de

oponerse a las deformaciones. También podría definirse como la

capacidad de soportar cargas o tensiones sin deformarse o

desplazarse excesivamente.

Torque El torque es al movimiento de giro como la fuerza al movimiento de

desplazamiento: La fuerza nos dice con qué aceleración se moverá una

masa determinada. El torque nos dice con cuanta aceleración angular

girará un objeto.

El torque se calcula multiplicando la fuerza por la distancia al punto de

giro al punto de aplicación de la fuerza, también puede ser

el efecto producido por una fuerza aplicada en una palanca que solo

puede girar en un punto, que seria el centro de un eje.

Dicha palanca puede ser una rueda, donde el punto de aplicación de la

fuerza se encuentre a una distancia "r" de su centro. En tal caso el

torque se calcula multiplicando la fuerza por la distancia que hay entre

el punto de aplicación y el centro de giro del sistema.

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. 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.