esfuerzo y deformacion saia 17 11 2014ter
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BACHILLER:
CARABALLO LISNEIDYS 19.140.413
ESFUERZO Y
DEFORMACION
PORLAMAR NOVIEMBRE 2014
El esfuerzo se define aquí como la intensidad de las fuerzas
componentes internas distribuidas que resisten un cambio en la
forma de un cuerpo.
Las cargas que tienen que soportar las estructuras producen en sus
elementos fuerzas que tratan de deformarlos denominadas
esfuerzos. Hay 5 tipos de esfuerzos: compresión, tracción, flexión,
torsión y cortante.
TIPOS DE ESFUERZO
Cuando las
fuerzas
tienden a
chafarlo o
aplastarlo.
Cuando
las
fuerzas
tienden a
estirarlo o
alargarlo.
Cuando las
fuerzas
tienden a
retorcerlo.
Cuando las
fuerzas
tienden a
doblarlo
Cuando las
fuerzas
tienden a
doblarlo
LA DEFORMACIÓN
Es 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.
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 tales como los gases que 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.
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.
Las deformaciones plásticas son causadas por
deslizamientos inducidos por esfuerzos cortantes.
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.
Otra manifestación de la plasticidad en los materiales es la ductilidad.
La ductilidad Es la propiedad de los materiales que le permiten ser estirados a un grado
considerable antes de romperse y simultáneamente sostener una carga
apreciable.
Se dice que un material no dúctil es quebradizo, esto es, se quiebra o
rompe con poco o ningún alargamiento.
Esquema de la respuesta de una barra
cilíndrica de metal a una fuerza de tracción
de dirección opuesta a sus extremos. (a)
Fractura frágil. (b) Fractura dúctil. (c)
Fractura totalmente dúctil.
FATIGA DE LOS MATERIALES
fatiga de materiales se refiere a un fenómeno por el cual la rotura
de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más
fácilmente que con cargas estáticas.
FACTORES QUE INTERVIENEN
Son diversos los factores que intervienen en un proceso de rotura por
fatiga aparte de las tensiones aplicadas. Así pues, el diseño,
tratamiento superficial y endurecimiento superficial ,pueden tener una
importancia relativa.
Diseño
El diseño tiene una influencia grande en la rotura de fatiga. Cualquier
discontinuidad geométrica actúa como concentradora de tensiones y es
por donde puede nuclear la grieta de fatiga. Cuanto más aguda es la
discontinuidad, más severa es la concentración de tensiones.
Tratamientos superficiales
En las operaciones de mecanizado, se producen pequeñas rayas y
surcos en la superficie de la pieza por acción del corte. Estas marcas
limitan la vida a fatiga pues son pequeñas grietas las cuales son mucho
más fáciles de aumentar. Mejorando el acabado superficial mediante
pulido aumenta la vida a fatiga.
Endurecimiento superficial
Es una técnica por la cual se aumenta tanto la dureza superficial como
la vida a fatiga de los aceros aleados. Esto se lleva a cabo mediante
procesos de carburación y nitruración, en los cuales un componente es
expuesto a una atmósfera rica en carbono o en nitrógeno a
temperaturas elevadas.
Influencia del medio en la fatiga
El medio puede afectar el comportamiento a fatiga de los materiales.
Hay dos tipos de fatiga por el medio: fatiga térmica y fatiga con
corrosión.
Fatiga térmica
La fatiga térmica se induce normalmente a temperaturas elevadas
debido a tensiones térmicas fluctuantes; no es necesario que estén
presentes tensiones mecánicas de origen externo. La causa de estas
tensiones térmicas es la restricción a la dilatación y o contracción que
normalmente ocurren en piezas estructurales sometidas a variaciones
de temperatura.
Fatiga estática (corrosión-fatiga)
La fatiga con corrosión ocurre por acción de una tensión cíclica y
ataque químico simultáneo. Lógicamente los medios corrosivos tienen
una influencia negativa y reducen la vida a fatiga, incluso la atmósfera
normal afecta a algunos materiales.
Estas deformaciones llevan al material a un deterioro
progresivo dando origen a grietas las cuales crecen hasta
alcanzar un tamaño critico.
El pandeo consiste en
hacer un esfuerzo de
compresión en un cuerpo,
y que este se doble, en
vez de mantenerse,
estando mal hecho.
FRACTURA POR FATIGA
FRACTURA POR FATIGA EN LOS
DIENTES DE UN ENGRANAJE.
LA FATIGA DE LA SUPERFICIE
TAMBIÉN PUEDE OCURRIR COMO
RESULTADO DE UNA
DEFORMACIÓN PLÁSTICA.
Torsión
En ingeniería, torsión 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.
Se caracteriza por dos fenómenos:
1-Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección
transversal.
2-Cuando las tensiones anteriores no están distribuidas
adecuadamente, cosa que sucede siempre a menos que la
sección tenga simetría circular, aparecen alabeos seccionales
que hacen que las secciones transversales deformadas no sean
planas.
La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva
paralela al eje de la pieza deja de estar contenida en el plano
formado inicialmente por la dos curvas
Torsión en eje. Torsión en una barra.
Formula 2. Tensión cortante
MÓDULO DE TORSIÓN
El módulo de torsión o momento de torsión (o inercia
torsional) es una propiedad geométrica de la sección
transversal de una viga o prisma mecánico que relaciona la
magnitud del momento torsor con las tensiones tangenciales
sobre la sección transversal.TIPOS DE TORSION
TORSIÓN UNIFORME O TORSIÓN DE SAINT VENANT
Situación que genera solamente tensiones
tangenciales y que se presenta generalmente en piezas de
sección cerrada en las que no
se impide el alabeo de las secciones extremas de la pieza.
Torsión de alabeo. Esfuerzo que además de las tensiones tangenciales genera tensiones
normales generalmente de mayor magnitud.
TORSIÓN MIXTA
El valor de cálculo del esfuerzo torsor en la sección transversal
que estemos analizando puede dividirse en dos componentes tal
que se cumpla la condición de agotamiento resistente.
TORSIÓN UNIFORME
Una pieza prismática de directriz recta cuyos extremos
pueden alabear libremente está sometida a torsión
uniforme cuando está solicitada en sus extremos por dos
momentos torsores iguales y opuestos
SIMPLIFICACIONES EN TORSIÓN NO UNIFORME
Aquellas piezas sometidas a torsión no uniforme cuyo
módulo de alabeo sea nulo o pequeño respecto del módulo
de torsión se pueden calcular como si estuvieran sometidas a
torsión uniforme.
Modelo
idealizado de un
elemento
sometido a
torsión
Deformación
en un
elemento
sometido a
torsión
Distribución de
esfuerzos en ejes
sometidos a torsión
Probeta para ensayo de
torsión
EJERCICIOS DE ESFUERZO
Ejercicios de esfuerzo
Ejercicios de esfuerzo
Ejercicios de fatiga
