esfuerzo, deformacion, flexion, torsion
DESCRIPTION
Esfuerzo, Deformacion, Flexion, torsionTRANSCRIPT
ESFUERZO Y
DEFORMACION
REALIZADO POR: DAVID GARCÍA C.I: 8,273,755
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
SANTIAGO MARIÑO
EXTENSIÓN PORLAMAR
INTRODUCCION
En la vida cotidiana todo cuerpo en algún momento debe soportar alguna
fuerza aplicada, el estudio de ese esfuerzo y deformación.
En Ingeniería se seleccionan materiales para diversas aplicaciones y
componentes adecuando las propiedades del material a las condiciones
funcionales requeridas por el componente.
El primer paso en el proceso de selección requiere el análisis de la aplicación
para determinar las características más importantes que debe poseer el
material; una vez determinadas las propiedades requeridas, se selecciona el
material adecuado usando datos que se encuentran en los manuales y bases
de datos, entonces es ideal conocer acerca del esfuerzo y la deformación que
sufren los diferentes tipos de materiales
ESFUERZO
El esfuerzo se define aquí como la intensidad de las fuerzas componentes
internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. El
esfuerzo se define en términos de fuerza por unidad de área. Existen tres
clases básicas 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 aplicación de la carga, que usualmente se llaman
dimensiones originales.
DEFORMACIÓN
La deformación se define como el cambio de forma de un cuerpo, el cual se debe
al esfuerzo, al cambio térmico, al cambio de humedad o a otras causas. En
conjunción con el esfuerzo directo, la deformación se supone como un cambio
lineal y se mide en unidades de longitud. En los ensayos de torsión se acostumbra
medir la deformación cómo un ángulo de torsión (en ocasiones llamados
detrusión) entre dos secciones especificadas.
Relación entre la deformación unitaria y la deformación
ELASTICIDAD
La elasticidad es aquella propiedad de un material por virtud de la cual las
deformaciones causadas por el esfuerzo desaparecen al removérsele. Algunas
sustancias, tales como los gases poseen únicamente elasticidad volumétrica, pero
los sólidos pueden poseer, además, elasticidad de forma.
Un cuerpo perfectamente elástico se concibe como uno que
recobra completamente su forma y sus dimensiones
originales al retirarse el esfuerzo. No se conocen materiales
que sean perfectamente elásticos a través del rango de
esfuerzos completo hasta la ruptura, aunque algunos
materiales como el acero, parecen ser elásticos en un
considerable rango de esfuerzos.
ELASTICIDAD
Algunos materiales, como el hierro fundido, el concreto, y ciertos metales no
ferrosos, son imperfectamente elásticos aun bajo esfuerzos relativamente
reducidos, pero la magnitud de la deformación permanente bajo carga de poca
duración es pequeña, de tal forma que para efectos prácticos el material se
considera como elástico hasta magnitudes de esfuerzos razonables
RESISTENCIA ÚLTIMA
El término resistencia última está relacionado con el esfuerzo máximo que un
material puede desarrollar. La resistencia a la tensiones el máximo esfuerzo de
tensión que un material es capaz de desarrollar. La figura 17 muestra,
esquemáticamente, las relaciones entre esfuerzo y deformación para un metal
dúctil y un metal no dúctil cargado hasta la ruptura por tensión
PLASTICIDAD
La plasticidad es aquella propiedad que permite al material sobrellevar
deformación permanente sin que sobrevenga la ruptura. Las evidencias de la
acción plástica en los materiales estructurales se llaman deformación, flujo
plástico y creep.
Las deformaciones plásticas son causadas por deslizamientos inducidos por esfuerzos
cortantes.Tales deformaciones pueden ocurrir en todos los materiales sometidos a
grandes esfuerzos, aun a temperaturas normales. Muchos metales muestran un
efecto de endurecimiento por deformación al sobrellevar deformaciones plásticas, ya
que después de que han ocurrido deslizamientos menores por corte no acusan
deformaciones plásticas adicionales hasta que se aplican esfuerzos mayores. No se
presentan cambios apreciables de volumen como resultado de las deformaciones
plásticas.
Deformación plástica y plano de deslizamiento
PLASTICIDAD
La plasticidad es importante en las operaciones de formación, conformación y
extrusión. Algunos metales se conforman en frío, por ejemplo, la laminación
profunda de láminas delgadas.
Muchos metales son conformados en caliente, por
ejemplo, la laminación de perfiles de acero estructural y
el forjado de ciertas partes para máquinas; los metales
como el hierro fundido se moldean en estado de fusión;
la madera se flexiona mejor mientras está seca y
caliente. Los materiales maleables son aquellos que
pueden martillarse para formar láminas delgadas sin
fractura; la maleabilidad depende tanto de la suavidad
como de la plasticidad del material.
RIGIDEZ
La rigidez tiene que ver con la deformabilidad relativa de un material bajo carga. Se le
mide por la velocidad del esfuerzo con respecto a la deformación. Mientras mayor sea el
esfuerzo requerido para producir una deformación dada, más rígido se considera que es el
material.
Bajo un esfuerzo simple dentro del rango proporcional, la razón entre el esfuerzo y la
deformación correspondiente es denominada módulo de elasticidad (E). Existen tres
módulos de elasticidad: el módulo en tensión, el módulo en compresión y el módulo en
cortante. Bajo el esfuerzo de tensión, esta medida de rigidez se denomina módulo de
Young; bajo corte simple la rigidez se denomina módulo de rigidez. En términos del
diagrama de esfuerzo y deformación, el módulo de elasticidad es la pendiente del
diagrama de esfuerzo y deformación en el rango de la proporcionalidad del esfuerzo y la
deformación
CAPACIDAD ENERGÉTICA
La capacidad de un materialpara absorber o almacenarenergía se denominacapacidad energética delmaterial. La cantidad deenergía absorbida al esforzarun material hasta el límiteelástico, o la cantidad deenergía que puederecobrarse cuando elesfuerzo es liberado dellímite elástico, es llamada laresiliencia elástica. Laenergía almacenada porunidad de volumen en ellímite elástico es el módulode resiliencia.
El módulo de resiliencia es una
medida de lo que puede llamarse
la resistencia a la energía elástica
del material y es de importancia
en la selección de materiales para
servicio, cuando las partes están
sometidas a cargas de energía,
pero cuando los esfuerzos deben
mantenerse dentro del límite
elástico (SEELEY y SMITH, 1956).
ASPECTOS GENERALES DE LA FALLA EN
LOS MATERIALES
La falla puede considerarsecomo la alteración delcomportamientocaracterístico de acuerdocon alguna propiedad físicabásica. Por ejemplo, el esforzamiento o deformaciónde un material más allá dellímite elástico, es decir sinrecuperación de su forma olongitud original. A nivelmacroescalar la falla puedeconcebirse como el grado dedeformación qué seaexcesivo en relación con eldesempeño aceptable de unmiembro de algunaestructura o máquina.
FATIGAEfecto generado en el material
debido a la aplicación de cargas
dinámicas cíclicas. Los esfuerzos son
variables, alternantes o fluctuantes.La Falla por Fatiga es repentina ytotal, las señales sonmicroscópicas. En las Fallasestáticas las piezas sufren unadeformación detectable a simplevista. Para evitar la falla por fatigase pueden aumentarconsiderablemente los factores deseguridad, pero esto implicaríaaumentar ostensiblemente loscostos de fabricación de las piezas.
SEÑALES DE FATIGA
El material es sometido a esfuerzos
repetidos, probeta de viga giratoria.
Ciclos: cantidad de giros que se realiza
a la probeta con aplicación de carga.
Medio Ciclo: N=1/2 implica aplicar la
carga, suprimir la carga y girar la
probeta 180º. Un Ciclo: N=1 implica
aplicar y suprimir la carga
alternativamente en ambos sentidos.
CARACTERISTICAS DE FATIGA
FLEXIÒN
En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento
estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término
"alargado" se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Un caso
típico son las vigas, las que están diseñadas para trabajar, principalmente, por
flexión. Igualmente, el concepto de flexión se extiende a elementos estructurales
superficiales como placas o láminas.
El rasgo más destacado es que un objeto sometido a
flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra
neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva
contenida en ella no varía con respecto al valor antes de
la deformación. El esfuerzoque provoca la flexión se
denomina momento flector.
TORSIONtorsión es la solicitación que se presenta cuando se aplica
un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo
o prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde
una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible
encontrarla en situaciones diversas.
DIAGRAMA MOMENTOS TORSORES
Al aplicar las ecuaciones de la estatica, en el empotramiento se producirá un
momento torsor igual y de sentido contrario a T. Si cortamos el eje por 1-1 y
nos quedamos con la parte de abajo, para que este trozo de eje este en
equilibrio, en la sección 1-1 debe existir un momento torsor igual y de
sentido contrario. Por tanto en cualquier sección de este eje existe un
momento torsor T.