REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO SANTIAGO MARIÑO
CIUDAD OJEDA – ESTADO ZULIA
Capítulos I, II y III
Autor:
Boscan Juan
CI: 20858336
Ciudad Ojeda, Junio de 2015
Esfuerzo y Deformación
Se denomina esfuerzo a la fuerza
por unidad de área, la cual se
denota con la letra griega sigma
(σ) y es un parámetro que permite
comparar la resistencia de dos
materiales, ya que establece una
base común de referencia.
Esfuerzo
El análisis de las
deformaciones se relaciona
con los cambios en la forma
de la estructura que
generan las cargas
aplicadas
Deformación
Deformación (ε)
Cociente entre el
alargamiento (δ)
Longitud inicial (L)
Tipos de esfuerzos
La deformación frágil: es la que produce ruptura,
mientras que la deformación dúctil origine cambios sin que
el cuerpo se fracture. Es obvio que la deformación frágil es
discontinua y que la dúctil es continua.
La deformación dúctil: puede subdividirse en elástica y
permanente; deformación elástica es aquella en la cual se
produce deformación por aplicación de un campo de
esfuerzos pero si los esfuerzos se retiran, la deformación
se pierde, recuperando el cuerpo su forma original.
Clasificación para el comportamiento de la
deformación de materiales
Comportamiento elástico: se da cuando un sólido se deforma adquiriendo mayor energía potencial
elástica y, por tanto, aumentando su energía interna sin que se produzcan transformaciones
termodinámicas irreversibles. La característica más importante del comportamiento elástico es que es
reversible: si se suprimen las fuerzas que provocan la deformación el sólido vuelve al estado inicial de
antes de aplicación de las cargas. Dentro del comportamiento elástico hay varios subtipos:
• Elástico lineal isótropo, como el de la mayoría de metales no deformados en frío bajo pequeñas
deformaciones.
• Elástico lineal no-isótropo, la madera es material ortotrópico que es un caso particular de no-isotropía.
• Elástico no-lineal, ejemplos de estos materiales elásticos no lineales son la goma, el caucho y el hule,
también el hormigón o concreto para esfuerzos de compresión pequeños se comporta de manera no-
lineal y aproximadamente elástica.
Comportamiento plástico: aquí existe irreversibilidad; aunque se retiren las fuerzas bajo las cuales se
produjeron deformaciones elásticas, el sólido no vuelve exactamente al estado termodinámico y de
deformación que tenía antes de la aplicación de las mismas.A su vez los subtipos son:
• Plástico puro, cuando el material "fluye" libremente a partir de un cierto valor de tensión.
• Plástico con endurecimiento, cuando para que el material acumule deformación plástica es necesario
ir aumentando la tensión.
• Plástico con ablandamiento.
Comportamiento viscoso: que se produce cuando la velocidad de deformación entra en la
ecuación constitutiva, típicamente para deformar con mayor velocidad de deformación es
necesario aplicar más tensión que para obtener la misma deformación con menor velocidad de
deformación pero aplicada más tiempo. Aquí se pueden distinguir los siguientes modelos:
• Visco-elástico, en que las deformaciones elásticas son reversibles. Para velocidades de
deformaciones arbitrariamente pequeñas este modelo tiende a un modelo de comportamiento
elástico.
• Visco-plástico, que incluye tanto el desfasaje entre tensión y deformación por efecto de la
viscosidad como la posible aparición de deformaciones plásticas irreversibles.
Diagrama esfuerzo – deformación
Establece que el límite de la tensión
elástica de un cuerpo es directamente
proporcional a la fuerza. Mediante un
análisis e interpretación de la Ley de
Hooke se estudia aspectos relacionados
con la ley de fuerzas, trabajo, fuerzas
conservativas y energía de Resortes.
Ley de Hooke
En el diagrama esfuerzo – deformación, la
línea recta indica que la deformación es
directamente proporcional al esfuerzo en el
tramo elástico. Asimismo, la proporción
representada por la pendiente de la recta,
es constante para cada material y se llama
módulo de elasticidad (E), valor que
representa la rigidez de un material.
La fatiga es el proceso de cambio estructural
permanente, progresivo y localizado que ocurre en
un material sujeto a tensiones y deformaciones
variables en algún punto o puntos y que produce
grietas o la fractura completa tras un número
suficiente de fluctuaciones (ASTM).
Fatiga
Ensayos de fatiga
Curva S-N
Durante el ensayo se somete a la pieza a tensiones alternas hasta el fallo de la
misma, definiéndose la tensión alterna como la mitad de la diferencia entre la
tensión máxima y mínima aplicadas durante un ciclo (Smax y Smin
respectivamente).
Factores que influyen en la fatiga
Factor de fiabilidad, CR, en S a 103 ciclos
Factor por el tipo de carga, CL, en el límite de fatiga
Factor por acabado superficial, CS, en el
límite de fatiga
Factor por tamaño de la probeta, CD,
en el límite de fatiga
Tipificación de la rotura por
fatiga
Fases de rotura por fatiga
La torsión es el efecto producido por aplicar fuerzas paralelas de igual magnitud pero
en sentido opuesto en el mismo sólido.
Torsión
Es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento
constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión
predomina sobre las otras dos.
La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva paralela al eje de la pieza deja de estar
contenida en el plano formado inicialmente por la dos curvas. En lugar de eso una curva paralela al eje se
retuerce alrededor de él.
Distribución de tensiones sobre una sección
circular maciza y una sección circular hueca
para pequeñas deformaciones.
Viga circular bajo torsiónBarras de torsión en la amortiguación de un
vehículo.
Criterios de signos para los momentos torsores
Sea un eje de sección circular de radio R y longitud L sometida a un momento torsor T
Torsión de un eje de
sección circular
Problema 1. Una barra de 1.25 cm de diámetro está sometida a una carga de 2500
kg. Calcular la tensión axial de la barra en (MPa).
Problema 2. Calcular el esfuerzo usual en ingeniería, en el SI de unidades, de una barra de 15 cm de
longitud y con una sección de 5,0 mm x 10,0 mm, sometida a una carga de 4500 kg.
Problema
Problema 4. Una barra de acero estirada en frio AISI 1015 Sut= 56Kpsi, tiene
un diámetro de 1 plg.
• Determine el limite de resistencia de la fatiga.
Problema 5. Determinar los diámetros requeridos para los pasadores A y B de la
varilla en A del mecanismo de palanca angular mostrados en la figura, el
esfuerzo de tensión es de16000Lbs/plg2.
