Relaciones esfuerzo-deformación para materiales elásticos
Enviado por Alejandro Rivera • 20 de Mayo de 2020 • Resúmenes • 1.376 Palabras (6 Páginas) • 1.330 Visitas
Relaciones esfuerzo-deformación para materiales elásticos
Mecánica de Materiales II – M6B
Rivera Campillo Omar Alejandro
C15330944
Introducción.
El diseño de un elemento o de un sistema cualquiera implica responder a dos preguntas: ¿es resistente el elemento a las cargas aplicadas? Y ¿tendrá la suficiente rigidez para que las deformaciones no sean excesivas e inadmisibles?
Para responder a estas preguntas, es necesario el análisis a la resistencia y rigidez de una estructura, estos análisis comienzan por la introducción de conceptos, como el esfuerzo y la deformación, que serán definidos a continuación.
Esfuerzo. Se define como la intensidad de las fuerzas componentes internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. Se representa con la letra (sigma) y se define en términos de fuerza por unidad de área, por lo cual sus unidades más comunes son , o sus múltiplos, en el sistema internacional de unidades, o o sus múltiplos, en el sistema inglés. [pic 1][pic 2][pic 3]
Existen 3 tipos básicos de esfuerzos según el tipo de carga que se soporta: Axial, que puede ser de tracción o de compresión; Flexión; y Torsión.
El esfuerzo se computa sobre la base de las dimensiones del corte transversal de una pieza antes de la aplicación de la carga, usualmente llamadas dimensiones originales.
Deformación. Se define como el cambio de forma de un cuerpo, respecto a las dimensiones originales de dicho cuerpo, el cual se debe al esfuerzo, también puede deberse a otras causas como la humedad o el cambio térmico. 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 a medir la deformación como un ángulo de torsión entre dos secciones especificadas.[pic 4]
La deformación unitaria se define como la razón entre la deformación, o alargamiento, con respecto a la longitud original, por lo cual es adimensional y se representa como .[pic 5]
Relaciones esfuerzo-deformación.
La curva usual Esfuerzo-Deformación, también llamada convencional, tecnológica, de ingeniería o nominal, expresa tanto el esfuerzo como la deformación en términos de las dimensiones originales de la probeta en un ensayo, un procedimiento útil cuando se trata de determinar los datos de resistencia y ductilidad para propósitos de diseño en ingeniería.
Los ensayos efectuados se realizan para poder conocer las propiedades de los materiales, es decir, miden su comportamiento en distintas situaciones, pueden ser destructivos y no destructivos. Dentro de los primeros, el más importante es el ensayo de tracción.
La curva Esfuerzo real-Deformación real, también llamada curva de fluencia, proporciona el esfuerzo necesario para que el material fluya plásticamente hacia cualquier deformación dada, en otras palabras, muestra realmente lo que sucede en el material.
Por ejemplo, en el caso de un material dúctil sometido a tensión, éste se vuelve inestable y sufre estricción localizada durante la última fase del ensayo y la carga requerida para la deformación disminuya debido a la disminución del área transversal, además, la tensión media basada en la sección inicial disminuye también, provocándose, como consecuencia un descenso de la curva, después del punto de carga máxima. Pero, lo que sucede en realidad es que el material continúa endureciéndose por deformación hasta producirse la fractura, de modo que la tensión requerida debería aumentar para producir mayor deformación. A este efecto se opone la disminución gradual del área de sección transversal de la probeta mientras se produce el alargamiento. La estricción comienza al alcanzarse la carga máxima.[pic 6]
El punto P recibe el nombre de límite de proporcionalidad o límite elástico proporcional. Éste es el punto en el que la curva comienza primero a desviarse de una línea recta. El punto E se denomina límite de elasticidad o límite elástico verdadero. No se presentará ninguna deformación permanente en la probeta si la carga se suprime en este punto. Entre los puntos P y E el diagrama no tiene la forma de una línea recta perfecta, aunque el material sigue siendo elástico. Por lo tanto, la Ley de Hooke, que expresa que el esfuerzo es directamente proporcional a la deformación, se aplica sólo hasta el límite elástico de proporcionalidad, P.
El estado en el cual la deformación comienza a crecer sin que haya un incremento proporcional en el esfuerzo, se denomina punto de cadencia o punto de fluencia.
[pic 7]
Máquina para ensayos de tracción, se utiliza para determinar el comportamiento de los materiales bajo cargas cuasi-estáticas, obteniendo así sus gráficos de esfuerzo-deformación y su módulo de Young. Con esta información se puede determinar que tan elástico o plástico será el comportamiento de un material bajo la acción de una fuerza axial actuando sobre él.
...