Biomecánica

1.

Biomecánica de los sólidos deformables. Tracción. Compresión. Flexión. Pandeo. Cizalladura.

La materia no es continua. Si empleamos un microscopio de suficiente resolución podremos apreciar como esta se compone de multitud de átomos separados entre sí, los cuales a su vez están formados por un núcleo diminuto y nubes de electrones

lejanos a estos. Esta observación es válida para cualquier tipo de cuerpo: sólido, líquido o gaseoso.

En cualquier rama de la ciencia, se formulan modelos matemáticos de la realidad para poder explicar su comportamiento y poder predecir su comportamiento futuro.

En mecánica de sólidos existe el modelo de “partícula” que Galileo y Newton, entre otros, introdujeron. Según este modelo, la dinámica de sólidos puede estudiarse considerando que estos son puntos dotados de masa. Los dos modelos indicados no describen ni la deformabilidad de los cuerpos, ni la posibilidad de rotura/fallo, ni las diferencias entre distintos materiales, ni los efectos de la temperatura sobre los cuerpos... Para incorporar todos estos aspectos se formula un modelo más complejo, llamado el modelo de “sólido deformable” que se aplica sobre los materiales continuos, homogéneos, elásticos e isótropos.

Sobre ellos actúan una serie de fuerzas como las fuerzas volumétricas que son fuerzas que actúan sobre cada diferencial de volumen del cuerpo, o equivalentemente, sobre cada diferencial de masa y las fuerzas de superficie, también llamadas fuerzas de contacto, son fuerzas aplicadas sobre el cuerpo a través de su contorno. Estas no se pueden medir porque para ello habría que partir el cuerpo, creando una nueva superficie externa y por tanto dejarían de ser fuerzas internas. Pero, sin duda deben de existir para mantener la cohesión entre sus partículas y para transmitir las fuerzas aplicadas desde el exterior, en la superficie o en el interior.

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Tracción

Se denomina tracción al esfuerzo interno a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.

Un cuerpo sometido a un esfuerzo de tracción sufre deformaciones positivas (estiramientos) en ciertas direcciones por efecto de la tracción. Sin embargo el estiramiento en ciertas direcciones generalmente va acompañado de acortamientos en las direcciones transversales; así si en un prisma mecánico la tracción produce un alargamiento sobre el eje "X" que produce a su vez un encogimiento sobre los ejes "Y" y "Z". Este encogimiento es proporcional al coeficiente de Poisson (ν): Cuando se trata de cuerpos sólidos, las deformaciones pueden ser permanentes: en este caso, el cuerpo ha superado su punto de fluencia y se comporta de forma plástica, de modo que tras cesar el esfuerzo de tracción se mantiene el alargamiento; si las deformaciones no son permanentes se dice que el cuerpo es elástico.

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Compresión

El esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen del cuerpo, y a un acortamiento del cuerpo en determinada dirección.

el esfuerzo de compresión puede ser simplemente la fuerza resultante que actúa sobre un determinada sección transversal al eje baricéntrico de dicho prisma, lo que tiene el efecto de acortar la pieza en la dirección de eje baricéntrico. Las piezas prismáticas sometidas a un esfuerzo de compresión considerable son susceptibles de experimentar pandeo flexional, por lo que su correcto dimensionado requiere examinar dicho tipo de no linealidad geométrica.

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Flexión

Se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado"

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