RESISTENCIA DE MATERIALES

La resistencia de materiales, es una disciplina de la ingeniería mecánica, la ingeniería estructural y la ingeniería industrial, que estudia los sólidos deformables mediante modelos simplificados, es por ello que la resistencia de un elemento se define como la capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo; un modelo de resistencia de materiales establece una relación entre las fuerzas aplicadas, también llamadas cargas o acciones, y los esfuerzos y desplazamientos inducidos por ellas, por lo general, las simplificaciones geométricas y las restricciones impuestas sobre el modo de aplicación de las cargas hacen que el campo de deformaciones y tensiones sean sencillos de calcular.

Sin embargo, es pertinente definir claramente el significado de resistencia, en este caso la resistencia de un material, es la capacidad de los sólidos para soportar tensiones sin alterarse. Por lo tanto, al hablar de la resistencia de un material se debe conocer el tipo de esfuerzo a que estará sujeto, en esta ocasión se definirán las siguientes variantes dentro de la resistencia de los materiales, los cuales son, esfuerzos de origen térmico, cargas móviles y el proceso de torsión; El primero de ellos, se puede definir como un esfuerzo asociado al efecto indirecto de una dilatación térmica. Es decir, la diferente longitud que tendrá un elemento estructural a diferentes temperaturas (por efecto de la dilatación o contracción térmica), esta provoca incrementos o decrementos de longitudes entre puntos de la estructura, dado que estos puntos están unidos a elementos estructurales el efecto de esta deformación debe ser asumido por los elementos en contacto, como un elemento dilatado, por lo que se producirán fuerzas adicionales en esos elementos por el efecto térmico.

Donde la relación entre las fuerzas inducidas y los desplazamientos inducidos por el efecto térmico involucran a la matriz de rigidez de la estructura. Dado que el desplazamiento asociado a factores términos varía con la temperatura del material, las fuerzas serán proporcionales al cambio de temperatura, puesto que al presentarse un cambio de temperatura en un elemento, éste experimentará una deformación axial, denominada deformación térmica. Si la deformación es controlada, entonces no se presenta la deformación, pero si un esfuerzo, llamado esfuerzo térmico.

Desde una perspectiva más general, los casos de deformación y esfuerzo térmico son los puentes y elementos estructurales, donde se puede pasar de temperaturas iniciales de – 30 °F a 110 °F, como los vehículos, maquinarias, y también piezas de máquinas con calentamiento excesivo, como motores, hornos, cortadores de metal, trenes de laminación, equipo de moldeo y extrusión de plástico, equipo procesador de alimentos, compresores de aire, y mecanismos industriales. Por otra parte, es bien conocido el hecho de que los cambios de temperatura provocan en los objetos dilataciones, es decir, alargamientos o contracciones, de manera que la deformación lineal, viene dada por la ecuación: δT =α L ΔT; Donde α es el coeficiente de dilatación lineal, que se expresa en º C-1, L es la longitud y ΔT es la variación de temperatura en º C. Por la ecuación de dimensiones de la fórmula anterior, se deduce que δT, se expresa en las mismas unidades que la longitud.

Sin embargo, si no se impide la deformación debida a la temperatura, como ocurre en los sistemas estáticamente determinados, no aparecerán esfuerzos en la estructura, pero en multitud de casos no es posible evitar que las deformaciones térmicas estén total o parcialmente impedidas. Como resultado de ello aparecen fuerzas internas que contrarrestan, también parcial o totalmente, estas deformaciones; Existen procedimientos generales para determinar las fuerzas y los esfuerzos originados cuando se impide la deformación por temperatura, la primera de ellas se considera a la estructura descargada de toda fuerza aplicada sin ligaduras que impidan la libre deformación térmica, para luego representa en un esquema dichas deformaciones exagerando sus magnitudes, y la segunda se aplica a la estructuras las fuerzas necesarias desconocidas para que vuelva a las condiciones iniciales de restricción de movimiento, luego se representa en el esquema las relaciones geométricas entre las deformaciones de vigas a la temperatura y las debidas a la fuerza aplicadas en el esquema que luego proporcionaran unas ecuaciones

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