Esfuerzo y deformación de los materiales

UA.1.- Esfuerzo y Deformación de los Materiales

Tema 1.1. Generalidades de la mecánica de materiales

Haz una investigación, en bibliografía relacionada a Resistencia de Materiales y contesta las siguientes preguntas;

Actividad 2

2.Define los conceptos de: dureza, fragilidad, esfuerzo axial y transversal, deformación, deformación elástica, deformación plástica, límite de proporcionalidad, esfuerzo de fluencia, esfuerzo último, esfuerzo de fractura, ley de Hooke, razón de Poisson, fatiga de materiales.

Dureza: Dureza se refiere a aquello que es duro, resistente y que carece de flexibilidad. La dureza es el obstáculo o impedimento que presentan algunos materiales cuando se desea alterar su condición física debido a la cohesión de sus átomos. Es decir, es difícil de rayar, penetrar, desgastar, romper, deformar o abrasar.

Fragilidad: La fragilidad es la capacidad de ciertos materiales de fracturarse o romperse en trozos más pequeños, sufriendo poca o nula deformación. Es lo contrario a la tenacidad y es una propiedad de las sustancias cuya respuesta ante el esfuerzo o la tensión conduzca a la aparición de grietas en su interior.

Esfuerzo axial: Esfuerzo que es perpendicular al plano sobre el que se aplica la fuerza de tracción o compresión, que es distribuido de manera uniforme por toda su superficie.

Esfuerzo transversal: El esfuerzo cortante, de corte, de cizalla o de cortadura es el esfuerzo interno o resultante de las tensiones paralelas a la sección transversal de un prisma mecánico como por ejemplo una viga o un pilar.

Deformación: Deformación se refiere al cambio que sufre un cuerpo o cosa tras haberle aplicado una serie de fuerzas externas, como tensión o compresión, que producen la variación de su tamaño o forma natural. También hay deformaciones que derivan como consecuencia de los cambios de temperatura, es decir, por la dilatación térmica.

Deformación elástica: Deformación elástica Es el tipo de deformación que al cesar la fuerza, tensión o carga que se ejerce sobre el cuerpo desaparece, por tanto, vuelve a su estado original. Es decir, el cuerpo experimenta una deformación reversible y temporal.

Deformación plástica: La deformación plástica de los materiales es la deformación permanente de los mismos como consecuencia de la aplicación de una tensión.

Limite de proporcionalidad: El límite de proporcionalidad es el valor más alto para el cual la relación esfuerzo-deformación es lineal (esto es, proporcional a la deformación).

Esfuerzo de fluencia: es el valor mínimo de esfuerzo para el cual el elemento comienza a deformarse plásticamente.

Esfuerzo último: es el valor mínimo de esfuerzo para el cual el elemento comienza a deformarse plásticamente.

Esfuerzo de fractura: es cuando el material alcanza su esfuerzo máximo y comienza la fractura de este.

Ley de Hooke: La ley de Hooke se refiere a la ley de la elasticidad que fue descubierta por el científico inglés Robert Hooke en el año 1660, la cual establece que, para deformaciones relativamente pequeñas que se dan en un objeto, el desplazamiento o el tamaño de la deformación es directamente proporcional a la fuerza o carga de deformación.

Razón de Poisson: Una constante elástica que es una medida de la compresibilidad de un material perpendicular al esfuerzo aplicado, o la relación entre la deformación latitudinal y la deformación longitudinal. Esta constante elástica debe su nombre al matemático francés Simeón Poisson (1781-1840).

Fatiga de materiales: En ingeniería y, en especial, en ciencia de materiales, la 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. Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionándolo repetidamente se rompe con facilidad.

2.- Explica las regiones y puntos de interés de diagramas esfuerzo-deformación en materiales de ingeniería.

A partir del diagrama esfuerzo-deformación se puede obtener algunas propiedades de los materiales, tales como su módulo de elasticidad y si el material es dúctil o frágil. También se puede determinar si las deformaciones en la muestra desaparecerán después de que la carga haya sido retirada, en ese caso se dice que el material se comporta elásticamente, o si resultará en una deformación plástica o deformación permanente.

Para obtener el diagrama esfuerzo-deformación de un material, comúnmente se lleva a cabo un ensayo o prueba de tensión sobre una probeta del material.

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3.- Explica los ensayos de resistencia mecánica realizados a los materiales:

Tensión: Consiste en una prueba destructiva para obtención, interpretación y análisis de algunas propiedades mecánicas del material a analizar. Se realiza sometiendo una probeta normalizada a una carga que intenta estirarla y que va aumentando con el tiempo hasta producir la restricción y posterior rotura de la probeta.

Compresión: Es un ensayo de materiales utilizado para conocer su comportamiento ante fuerzas o cargas de compresión. Es un ensayo mucho menos empleado que el ensayo de tracción, aplicándose sobre todo en probetas de materiales que van a trabajar a compresión, como el hormigón o la fundición, o incluso en piezas acabadas.

El ensayo se realiza sobre una probeta del material, normalmente de forma cilíndrica, en una máquina universal de ensayos, obteniéndose una curva de tensión aplicada frente a deformación longitudinal unitaria producida.

Dureza: Para la determinación de la dureza se utilizan ensayos basados en la resistencia que oponen los materiales a ser penetrados por un cuerpo más duro. Estos métodos consisten en producir una huella en el material que se ensaya aplicando sobre él un penetrador con una presión determinada, y hallando el índice de dureza en función de la presión ejercida y la profundidad o diámetro de la huella. Este penetrador va acoplado a una máquina llamada durómetro.

Existen distintos métodos de ensayo de dureza para determinar la resistencia de los materiales:

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