REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA
EDUCACIÓN UNIVERSITARIAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN COL – SEDE CIUDAD OJEDA
RESUMENDEFORMACIONES ELASTICAS
Autor:
Arrias, NerioC.I. 12.845.246
Ingeniería Industrial (45)
Ciudad Ojeda, Febrero. 2017
DEFORMACIONES ELASTICAS
Reflejan el comportamiento de los materiales ingenieriles cuando se ensayan
en tensión o en comprensión, como se describió en la sección anterior. Avanzando
un paso más, consideramos lo que acontece cuando la carga se quita y el material
se descarga.
Por ejemplo, se aplica una carga a un espécimen de tensión, de tal modo que
el esfuerzo y la deformación vayan desde el origen O hasta un punto A de la curva
esfuerzo –deformación unitaria como se muestra en la siguiente figura.
Además, supongamos que cuando se quita la carga, el material sigue
exactamente la curva y regresa al origen O. Esta propiedad del material, por la
que regresa a su dimensión original durante la descarga, se llama elasticidad y se
dice que el material es elástico. Nótese que la curva esfuerzo – deformación
unitaria no necesita ser lineal de O a A para que el material sea elástico.
BASE ATOMICA DEL COMPORTAMIENTO ELASTICO
La Energía Potencial V de un par de átomos puede expresarse como una
función de la distancia de separación entre ellos, r:
A, B son constantes de proporcionalidad para atracción y repulsión. m, n son
exponentes que determinan la variación apropiada de V con r. La fuerza de
atracción y repulsión que existe entre dos átomos se obtiene de:
Por tanto:
DEFORMACION PLASTICA DE LOS MATERIALES
El límite elástico, también denominado límite de elasticidad, es la tensión
máxima que un material elástico puede soportar sin sufrir deformaciones
permanentes. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material
experimenta deformaciones permanentes y no recupera su forma original al retirar
las cargas. En general, un material sometido a tensiones inferiores a su límite de
elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la ley de Hooke.
Los materiales sometidos a tensiones superiores a su límite de elasticidad
tienen un comportamiento plástico. Si las tensiones ejercidas continúan
aumentando el material alcanza su punto de fractura. El límite elástico marca, por
tanto, el paso del campo elástico a la zona de fluencia. Más formalmente, esto
comporta que en una situación de tensión uní axial, el límite elástico es la tensión
admisible a partir de la cual se entra en la superficie de fluencia del material.
LA PLASTICIDAD Es la propiedad mecánica de un material, biológico o de otro
tipo, de deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra
sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su
límite elástico.
Este tipo de comportamiento elastoplástico descrito más arriba es el que se
encuentra en la mayoría de metales conocidos, y también en muchos otros
materiales. El comportamiento perfectamente plástico es algo menos frecuente, e
implica la aparición de deformaciones irreversibles por pequeña que sea la
tensión, la arcilla de modelar y la plastilina se aproximan mucho a un
comportamiento perfectamente plástico. Otros materiales además presentan
plasticidad con endurecimiento y necesitan esfuerzos progresivamente más
grandes para aumentar su deformación plástica total.
FRACTURAS: DUTIL, FRAGIL Y FRACTURA
Las superficies de fractura dúctiles tienen sus propios rasgos tanto a nivel
macroscópico como microscópico. Muestra esquemáticamente los perfiles
macroscópicos característicos de fractura. La configuración mostrada en la figura
3a se encuentra en metales muy blandos, tales como oro y plomo a temperatura
ambiente, y en otros metales, polímeros y vidrios inorgánicos a temperaturas
elevadas. Estos materiales son muy dúctiles y se rompen cuando la estricción se
reduce prácticamente a un punto, presentando una reducción de área virtualmente
igual al 100%.
La fractura frágil ocurre sin apreciable deformación plástica, y por propagación
rápida de una grieta. La dirección del movimiento de la grieta es casi perpendicular
a la dirección de la tensión aplicada y produce una superficie de fractura
relativamente plana. Las superficies de fractura de los materiales que se han roto
de una manera frágil tienen sus propios detalles característicos; cualquier signo de
deformación plástica importante está ausente. Por ejemplo, en algunas piezas de
acero, una serie de marcas en forma de V se forman cerca del centro de la
sección de fractura que apuntan hacia el lugar de iniciación de fractura. Otras
superficies de fractura frágiles contienen líneas o crestas que irradian desde el
origen de la grieta en una forma similar a un abanico.
La fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras sometidas a
tensiones dinámicas y fluctuantes (por ejemplo en puentes, aviones, componentes
de máquinas). En estas circunstancias, la fractura puede ocurrir a un nivel de
tensión sensiblemente menor que la resistencia a la tracción o el límite elástico
correspondiente a una carga estática. El término "fatiga" se utiliza debido a que
este tipo de fractura normalmente ocurre después de un período largo de
tensiones repetidas o de deformaciones cíclicas. La fatiga es importante ya que es
la primera causa de rotura de los materiales. Se estima que la fatiga es la causa
de aproximadamente el 90% de las roturas metálicas.
La rotura por fatiga tiene aspecto frágil aun en metales que son normalmente
dúctiles, en el sentido de que no hay deformación plástica importante asociada
con la rotura. El proceso ocurre por la iniciación y la propagación de fisuras, y
ordinariamente la superficie de fractura es perpendicular a la dirección de una
tracción aplicada.
La tensión aplicada puede ser axial (tensión-compresión), de flexión o bien de
naturaleza torsional. En general, son posibles tres modos distintos de tensión
fluctuante-tiempo. Uno está representado esquemáticamente por una dependencia
regular y sinusoidal del tiempo en la cual la amplitud es simétrica alrededor de un
nivel medio de tensión igual a cero, por ejemplo, alternando desde un valor
máximo de la tracción ( ) hasta un valor mínimo del esfuerzo de compresión ( ) de
igual magnitud; esto se denomina ciclo de carga invertida.