Instituto Universitario Politécnico Santiago MariñoExtensión Porlamar Escuela de Ing. Industrial

ESFUERZO Y DEFORMACIÓN

Realizado Por:Angel Marin C.I: 25.352.172

EsfuerzoLas 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=𝐴𝑃 Donde P= Fuerza axial

A= Área de la sección transversal

Unidades de esfuerzo

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

Tipos de esfuerzo-Esfuerzo de tracción

Es cuando una estructura esta sometida a dos fuerzas o cargas de sentido opuesto que tienden a deformar la estructura por alargamiento.

-Esfuerzo de flexión

Es cuando una estructura esta sometida a un esfuerzo que sufre dos fuerzas o cargas de sentido opuesto que tienden a deformar la estructura por aplastamiento.

Es cuando una estructura es sometida a fuerzas o cargas que tienden a doblar la estructura.

-Esfuerzo de compresión

-Esfuerzo de torsiónEs cuando una estructura recibe dos fuerzas o cargas que tienden a retorcer la estructura.

-Esfuerzo cortante

Es cuando una estructura es sometida a un esfuerzo o carga opuesta que tienden a romper o cortar la estructura

DeformaciónSe refiere a los cambios en las dimensiones de un miembro

estructural cuando este se encuentra sometido a cargas externas, todo miembro sometido a estas cargas externas se deforma debido a la acción de esas fuerzas controlar. El análisis de las deformaciones se relaciona con los cambios en la forma de la estructura que generan las cargas aplicadas. Por ello definir la deformación (ε) como el cociente entre el alargamiento δ y la longitud inicial L, indica que sobre la barra la deformación es la misma porque si aumenta L también aumentaría δ. Matemáticamente la deformación sería

= 𝛿𝐿

𝛿= Deformación total

𝐿 = Longitud inicial

𝜀 = Deformación unitaria

Tipos de deformación-Elasticidad

Es la propiedad que permite regresar a su tamaño y formas originales, al suprimir la carga a la que estaba sometido.

-Plasticidad Es todo lo contrario a elasticidad. Es aquel material que no

regresa a sus dimensiones originales al suprimir la carga que ocasiono la deformación.

-Ductilidad

Es la propiedad que permite a un material experimentar deformaciones plásticas al ser sometido a una fuerza de tensión

Diagrama esfuerzo - deformación

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

Limite de proporcionalidad

Es un segmento de recta rectilíneo de donde se deduce la tal conocida relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación. Enunciada en el año 1678 por Robert Hooke

Limite de elasticidadEs la tensión más allá del cual el material no recupera totalmente su forma original al ser descargado, sino que queda con una deformación residual llamada deformación permanente.

Punto de fluenciaEs aquel donde en el aparece un considerable alargamiento o fluencia del material sin el correspondiente aumento de carga que, incluso, puede disminuir mientras dura la fluencia.

Esfuerzo máximo

Es la máxima ordenada en la curva esfuerzo-deformación

Punto de cadenciaaparece en el diagrama un considerable alargamiento o cadencia

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

Punto de ruptura

cuanto el material falla

Ley de Hookela línea recta indica que la deformación es directamente proporcional al esfuerzo en el tramo elástico, este principio es conocido como la ley de Hooke. Asimismo, la proporción representada por la pendiente de la recta, es constante para cada material y se llama módulo de elasticidad (E), valor que representa la rigidez de un material.

E=𝜎𝜀

Pero fue Thomas Young que en el año 1807introdujo la expresión matemática con una constante de proporcionalidad llamada Módulo de Young

𝜎=E 𝜀

Robert HookeFísico y astrónomo inglés. Aunque principalmente es conocido por sus estudios sobre la elasticidad, fueron notables asimismo sus descubrimientos astronómicos y sus aportaciones a la biología.formuló la ley de la elasticidad que lleva su nombre, que establece la relación de proporcionalidad directa entre el estiramiento sufrido por un cuerpo sólido y la fuerza aplicada para producir ese estiramiento.

Thomas YoungCientífico británico. Nacido en el seno de una familia de cuáqueros, estudió medicina en Londres (1792), Edimburgo y Gotinga, donde se graduó. En 1797 pasó a ocupar una cátedra en la Universidad de Cambridge. De allí marchó a Londres (1799). En 1801-02 fue catedrático de filosofía natural de la "Royal Institución"; a pesar de ello, hasta 1814 siguió ejerciendo la medicina.

Ejercicios

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.

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.

Resumen