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Republica Bolivariana de Venezuela.Ministerio del poder popular para la educación universitaria.

I.U.P. “Santiago Mariño”

!tensión" Maracaibo.

#$tedra" le%entos de %$&uina.

Análisis esfuerzo- deformación.

 'lu%na"

 (lavarrieta 'strid.

#.I" )*.)+,.-,.

Maracaibo, mayo de 2016.

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Introducción.

  l ensa/o nor%al a la tensión se e%plea para obtener varias caracter0sticas

/ resistencias &ue son 1tiles en el diseño.

  l uso de los %ateriales en las obras de ingenier0a 2ace necesario el

conoci%iento de las propiedades 30sicas de a&uellos4 / para conocer estas

propiedades es necesario llevar a cabo pruebas &ue per%itan deter%inarlas.

(rganis%os co%o la 'S5M 6'%erican Societ/ 3or 5esting and Materials7 en

stados Unidos4 o el I#(85# en #olo%bia4 se encargan de estandarizar las

pruebas9 es decir4 ponerles li%ites dentro de los cuales es signi3icativo

realizarlas4 /a &ue los resultados dependen de la 3or%a / el ta%año de las

%uestras4 la velocidad de aplicación de las cargas4 la te%peratura / de otras

variables.

  5odos los %ateriales %et$licos tienen una co%binación de co%porta%iento

el$stico / pl$stico en %a/or o %enor proporción.

  5odo cuerpo al soportar una 3uerza aplicada trata de de3or%arse en el

sentido de aplicación de la 3uerza. n el caso del ensa/o de tracción4 la 3uerzase aplica en dirección del e:e de ella / por eso se deno%ina a!ial4 la probeta se

alargara en dirección de su longitud / se encoger$ en el sentido o plano

perpendicular. 'un&ue el es3uerzo / la de3or%ación ocurren si%ult$nea%ente

en el ensa/o4 los dos conceptos son co%pleta%ente distintos.

 

Esfuerzo.

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  n %ec$nica lla%a%os es3uerzo a la 3uerza &ue act1a por unidad de

super3icie 6$rea74 es decir4 es el cociente entre la 3uerza / la super3icie en la &ue

se aplica. ;os es3uerzos pueden clasi3icarse en dos tipos principales" los &ue

son perpendiculares a la super3icie de aplicación 6s7 / los &ue son paralelos a la

%is%a 6t74 si la 3uerza aplicada no 3uese nor%al 6perpendicular7 ni paralela a la

super3icie4 sie%pre puede desco%ponerse en la su%a vectorial de otras dos

&ue sie%pre resultan ser una nor%al / la otra paralela4 pero esto4 de %o%ento4

&uiz$ sea algo co%plicado para nosotros4 as0 &ue &u<date si%ple%ente con la

idea.

  5odos los ob:etos &ue nos rodean est$n so%etidos a distintos es3uerzos en

3unción de su diseño4 su colocación / el con:unto de 3uerzas &ue act1an sobre

los %is%os /4 en principio4 todos est$n diseñados para soportar las 3uerzas &ue

actuar$n sobre ellos4 lo cual condiciona la elección del %aterial con el &ue se

elaborar$ un deter%inado ob:eto. =e acuerdo con esto pode%os a3ir%ar &ue el

c$lculo de los es3uerzos es de gran i%portancia en la ingenier0a de estructuras

para el c$lculo de vigas4 pilares4 l$%inas / per3iles nor%alizados.

Una clasi3icación de los es3uerzos puede ser la siguiente"

-. om!resión. Se produce cuando aplica%os dos 3uerzas de igual %agnitud4

%is%a dirección / sentidos opuestos sobre un cuerpo4 de 3or%a tal &ue <ste

tiende a acortarse4 a dis%inuir su longitud.). "racción. Se produce cuando aplica%os dos 3uerzas de igual %agnitud4

%is%a dirección / sentidos opuestos sobre un cuerpo4 de 3or%a tal &ue <ste

tiende a alargarse4 a au%entar su longitud*. #le$ión. Se produce cuando aplica%os una 3uerza vertical sobre un cuerpo

resistente 2orizontal de 3or%a tal &ue el cuerpo tiende a doblarse4 a curvarse.

;a 3le!ión es una %ezcla de tracción / co%presión4 las 3ibras superiores se

acortan 6co%presión7 / las in3eriores se alargan 6tracción7. Si unas 3ibras se

acortan / otras se alargan4 alguna4 por 3uerza4 2a de %antener sus

di%ensiones originales. ;a 3ibra cu/a longitud no var0a se deno%ina 3ibra

neutra.>. ortadura. Se produce cuando aplica%os dos 3uerzas perpendiculares al

cuerpo de 3or%a &ue las part0culas de <ste tienden a deslizarse / el ob:eto se

corta.

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. %andeo. Se produce cuando aplica%os una 3uerza sobre un ob:eto esbelto4

delgado 6%u/ largo en relación con su sección7 / el cuerpo se ar&uea /

3le!iona.+. "orsión. Se produce cuando las 3uerzas aplicadas tienden a 2acer girar el

ob:eto o a retorcerlo.

&eformación.

  ;a de3or%ación se de3ine co%o el ca%bio de 3or%a de un cuerpo4 el cual se

debe al es3uerzo4 al ca%bio t<r%ico4 al ca%bio de 2u%edad o a otras causas.

n con:unción con el es3uerzo directo4 la de3or%ación se supone co%o un

ca%bio lineal / se %ide en unidades de longitud. n los ensa/os de torsión seacostu%bra %edir la de3or%ación có%o un $ngulo de torsión 6en ocasiones

lla%ados detrusión7 entre dos secciones especi3icadas

  ;a resistencia del %aterial no es el 1nico par$%etro &ue debe utilizarse al

diseñar o analizar una estructura9 controlar las de3or%aciones para &ue la

estructura cu%pla con el propósito para el cual se diseñó tiene la %is%a

o %a/or i%portancia.

l an$lisis de las de3or%aciones se relaciona con los ca%bios en la 3or%a de

la estructura &ue generan las cargas aplicadas.

Una barra so%etida a una 3uerza a!ial de tracción au%entara su longitud

inicial9 se puede observar &ue ba:o la %is%a carga pero con una longitud

%a/or este au%ento o alarga%iento se incre%entar$ ta%bi<n. Por ello de3inir 

la de3or%ación 6?7 co%o el cociente entre el alarga%iento @ / la longitud inicial

 ;4 indica &ue sobre la barra la de3or%ación es la %is%a por&ue si au%enta ;

ta%bi<n au%entar0a @. Mate%$tica%ente la de3or%ación ser0a"

' ( )*+

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  &iarama esfuerzo- deformación.

l diagra%a es la curva resultante gra3icada con los valores del es3uerzo / la

correspondiente de3or%ación unitaria en el esp<ci%en calculado a partir de los

datos de un ensa/o de tensión o de co%presión.

Elementos del diarama.

a +mite de !ro!orcionalidad/

Se observa &ue va desde el origen ( 2asta el punto lla%ado l0%ite de

proporcionalidad4 es un seg%ento de recta rectil0neo4 de donde se deduce la

tan conocida relación de proporcionalidad entre la tensión / la de3or%ación

enunciada en el año -+A por Robert CooDe. #abe resaltar &ue4 %$s all$ la

de3or%ación de:a de ser proporcional a la tensión.

b +imite de elasticidad o limite elástico/

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s la tensión %$s all$ del cual el %aterial no recupera total%ente su 3or%a

original al ser descargado4 sino &ue &ueda con una de3or%ación residual

lla%ada de 3or%ación per%anente.

c %unto de fluencia/

s a&uel donde en el aparece un considerable alarga%iento o 3luencia del

%aterial sin el correspondiente au%ento de carga &ue4 incluso4 puede dis%inuir 

%ientras dura la 3luencia. Sin e%bargo4 el 3enó%eno de la 3luencia es

caracter0stico del acero al carbono4 %ientras &ue 2a/ otros tipos de aceros4

aleaciones / otros %etales / %ateriales diversos4 en los &ue no %ani3iesta.

d Esfuerzo má$imo/

s la %$!i%a ordenada en la curva es3uerzoEde3or%ación.

e Esfuerzo de otura/

Verdadero es3uerzo generado en un %aterial durante la rotura.

 +ey de ooe.

  ;a le/ de elasticidad de CooDe o le/ de CooDe4 original%ente 3or%ulada

para casos de estira%iento longitudinal4 establece &ue el alarga%iento unitario

&ue e!peri%enta un %aterial el$stico es directa%ente proporcional a la 3uerza

aplicada sobre el %is%o "

Siendo el alarga%iento4 la longitud original4 " %ódulo de Foung4 la

sección transversal de la pieza estirada. ;a le/ se aplica a %ateriales el$sticos

2asta un l0%ite deno%inado l0%ite el$stico.

sta le/ recibe su no%bre de Robert CooDe4 30sico brit$nico conte%por$neo de

Isaac 8eGton4 / contribu/ente prol03ico de la ar&uitectura. sta le/ co%prende

nu%erosas disciplinas4 siendo utilizada en ingenier0a / construcción4 as0 co%o

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onclusión.

  ;as 3uerzas internas de un ele%ento est$n ubicadas dentro del %aterial por 

lo &ue se distribu/en en toda el $rea9 :usta%ente se deno%ina es3uerzo a la

3uerza por unidad de $rea. ;a resistencia del %aterial no es el 1nico par$%etro

&ue debe utilizarse al diseñar o analizar una estructura9 controlar las

de3or%aciones para &ue la estructura cu%pla con el propósito para el cual se

diseñó tiene la %is%a o %a/or i%portancia. ;os %ateriales4 en su totalidad4 se

de3or%an a una carga e!terna. Se sabe ade%$s &ue4 2asta cierta carga l0%ite

el sólido recobra sus di%ensiones originales cuando se le descarga. ;a

recuperación de las di%ensiones originales al eli%inarla carga es lo &ue

caracteriza al co%porta%iento el$stico. ;a carga l0%ite por enci%a de la cual /a

no se co%porta el$stica%ente es el l0%ite el$stico. 'l sobrepasar el l0%ite

el$stico4 el cuerpo su3re cierta de3or%ación per%anente al ser descargado4 se

dice entonces &ue 2a su3rido de3or%ación pl$stica. l co%porta%iento general

de los %ateriales ba:o carga se puede clasi3icar co%o d1ctil o 3r$gil seg1n &ue

el %aterial %uestre o no capacidad para su3rir de3or%ación pl$stica. ;os

%ateriales d1ctiles e!2iben una curva s3uerzo E=e3or%ación &ue llega a su

%$!i%o en el punto de resistencia a la tensión. n %ateriales %$s 3r$giles4 la

carga %$!i%a o resistencia a la tensión ocurre en el punto de 3alla. n

%ateriales e!tre%ada%ente 3r$giles4 co%o los cer$%icos4 el es3uerzo de

3luencia4 la resistencia a la tensión / el es3uerzo de ruptura son iguales.