Compresión

Ensayo de Compresión

Los ensayos de compresión se realizan si las fuerzas que operan en servicio son de este tipo. Un ensayo de compresión se realiza de forma similar a un ensayo de tracción, es decir, se deforma una probeta con una carga de compresión que aumenta gradualmente y que es aplicada uniaxialmente a lo largo del eje de la probeta. Generalmente la sección de la probeta es circular, pero también se utilizan probetas disección rectangular. Al aplicar la fuerza compresiva a la probeta, esta se contraerá a lo largo de la dirección de la fuerza permiten determinar los esfuerzos últimos o de falla que puede soportar un material cuando se es sometido a una carga determinada, y de ese modo permite que los ingenieros realicen los diseños basándose en las propiedades específicas de un material, tales como su modulo de elasticidad o resistencia a fractura, o cualquier tipo de deformación.

Para llevar a cabo esta prueba se prepara un espécimen o probeta de forma o tamaño estándar y se le aplica una fuerza compresiva que contrae a la probeta a lo largo de la dirección de la fuerza.

Figura 1. Máquina para realizar ensayos de compresión.

Asimismo, para el estudio y análisis de este tipo de ensayos de laboratorio es necesario tener claridad sobre algunos temas que son de gran utilidad a la hora de hacer los cálculos y establecer las posibles conclusiones. Estos conceptos son:

 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 entre dos secciones especificadas.

Se dice que la deformación es elástica cuando recupera su forma inicial luego de que se retire la carga que había sido aplicada; y plástica cuando permanece deformada aun cuando se le ha retirado la carga, es decir, sus átomos no regresan a sus posiciones iníciales como fue el caso de nuestra probeta de madera de cativo.

Figura 3. Deformación debido a esfuerzos de tensión y compresión, respectivamente.

Figura 4. Relación entre la deformación unitaria y la deformación.

 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.

En algunos casos, como en el esfuerzo normal directo, la fuerza aplicada se reparte uniformemente en la totalidad de la sección transversal del miembro; en estos casos el esfuerzo puede calcularse con la simple división de la fuerza total por el área de la parte que resiste la fuerza, y el nivel del esfuerzo será el mismo en un punto cualquiera de una sección transversal cualquiera. En otros casos, como en el esfuerzo debido a flexión, el esfuerzo variará en los distintos lugares de la misma sección transversal, entonces el nivel de esfuerza se considera en un punto (MOTT, 1999).

Asimismo, dependiendo de la forma cómo actúen las fuerzas externas, los esfuerzos y deformaciones producidos pueden ser axiales, biaxiales, triaxiales, por flexión, por torsión, o combinados.

El esfuerzo tiene las mismas unidades de la presión, es decir, unidades de fuerza por unidad de área. En el sistema métrico, el esfuerzo se mide en Pascales (N/m2). En el sistema inglés, en psi (lb/in2). En aplicaciones de ingeniería, es muy común expresar el esfuerzo en unidades de Kg /cm2.

Figura 2. Esfuerzo y deformación uniaxial.

 Diagrama Esfuerzo-Deformación

Figura 5. Diagrama esfuerzo-deformación para materiales comunes.

Este diagrama generalizado, es un ejemplo de un material dúctil, es decir, que el material fluye después de un cierto punto, llamado punto de fluencia. La ley de Hooke solo es aplicable para la zona elástica, que es la zona que está antes del punto de fluencia, zona donde el material tiene una relación de proporcionalidad del esfuerzo y la deformación unitaria.

Podríamos pensar que la deformación es siempre un fenómeno negativo, indeseable por tanto produce esfuerzos y tensiones internas en el material. La deformación de los materiales produce mayores niveles de dureza y de resistencia

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