Deformación

para todo ingeniero industrial, sin ella al ingeniero le sería imposible el calcular los esfuerzos a los que va a estar sometida cualquier estructura o elemento de una estructura conllevando una disminución de la eficiencia a la hora de fabricar o diseñar cualquier cosa, ya que ésta nos da las bases para poder entender cómo es que es mejor cierto material o alguna estructura. La fuerza y la deformación absoluta no definen adecuadamente para efectos comparativos las características de un material, es necesario establecer la relación entre el esfuerzo y la deformación unitaria Se entiende por esfuerzo como la razón de una fuerza aplicada respecto al área sobre la que actúa, y deformación como el cambio relativo de las dimensiones o formas de un cuerpo como resultado de la aplicación de un esfuerzo, bien sea elástica o plástica.

Deformación (δ) se refiere a los cambios en las dimensiones de un miembro estructural cuando este se encuentra sometido a cargas externas. Estas deformaciones serán analizadas en elementos estructurales cargados axialmente, por los que entre las cargas estudiadas estarán las de tensión o compresión.

δ =P

A

P= FUERZA AXIL.

A= AREA DE LA TRANSACCION TRASVERSAL.

Cuando medimos el esfuerzo debemos de ocupar las unidades de fuerza sobre las unidades de área, esto es parala fuerza ocuparemos el Newton (N) y para el área en metros cuadrados (m2), entonces el esfuerzo se expresa por N/m2 o mejor llamado Pascal (Pa) y empleando sus múltiplos kilo, mega, giga, etc

ESFUERZO  El esfuerzo se define aquí como la intensidad de las fuerzas componentes internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo Existen tres clases básicas de esfuerzos: tensión, compresivo y corte

Esfuerzo de Tensión: es aquel que tiende a estirar el miembro y romper el material. Donde las fuerzas que actúan sobre el mismo tienen la misma dirección, magnitud y sentidos opuestos hacia fuera del material. Como se muestra en la siguiente figura. Y viene dado por la siguiente formula:

T T T T T T L o T T L f Elemento sometido a tensión.

Esfuerzo de compresión: es aquel que tiende aplastar el material del miembro de carga y acortar al miembro en sí. Donde las fuerzas que actúan sobre el mismo tienen la misma dirección, magnitud y sentidos opuestos hacia dentro del material. Como se muestra en la siguiente figura. Y viene dado por la siguiente formula:

C C L f Elemento sometido a compresión. L o C C

Esfuerzo cortante: este tipo de esfuerzo busca cortar el elemento, esta fuerza actúa de forma tangencial al área de corte.

DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACION.

El diseño de los elementos estructurales implica determinar la resistencia y la rigidez del material estructural, estas propiedades se pueden relacionar si se evalúa una barra sometida a una fuerza axial entonces registramos loa valores obtenidos tanto la fuerza aplicada como el alargamiento producido por esta. Estos valores si se grafican originan un llamado diagrama esfuerzo-deformación.

Este diagrama nos puede ayudar a clasificar los materiales dúctiles y frágiles.

Introducción

El ensayo normal a la tensión se emplea para obtener varias características y resistencias que son útiles en el diseño.

El uso de los materiales en las obras de ingeniería hace necesario el conocimiento de las propiedades físicas de aquellos, y para conocer estas propiedades es necesario llevar a cabo pruebas que permitan determinarlas. Organismos como la ASTM (American Society for Testing and Materials) en Estados Unidos, o el ICONTEC en Colombia, se encargan de estandarizar las pruebas; es decir, ponerles límites dentro de los cuales es significativo realizarlas, ya que los resultados dependen de la forma y el tamaño de las muestras, la velocidad de aplicación de las cargas, la temperatura y de otras variables.

Todos los materiales metálicos tienen una combinación de comportamiento elástico y plástico en mayor o menor proporción.

Todo cuerpo al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el sentido de aplicación de la fuerza. En el caso del ensayo de tracción, la fuerza se aplica en dirección del eje de ella y por eso se denomina axial, la probeta se alargara en dirección de su longitud y se encogerá en el sentido o plano perpendicular. Aunque el esfuerzo y la deformación ocurren simultáneamente en el ensayo, los dos conceptos son completamente distintos.

A escala atómica, la deformación elástica macroscópica se manifiesta como pequeños cambios en el espaciado interatómico y los enlaces interatómicos son estirados. Por consiguiente, la magnitud del módulo de elasticidad representa la resistencia a la separación de los átomos contiguos, es decir, a las fuerzas de enlace interatómicas.A escala atómica, la deformación plástica corresponde a la rotura de los enlaces entre átomos vecinos más próximos y a la reformación de éstos con nuevos vecinos, ya que un gran número de átomos o moléculas se mueven unos con respecto a otros; al eliminar la tensión no vuelven a sus posiciones originales.

Desarrollo

La curva usual Esfuerzo - Deformación (llamada también convencional, tecnológica, de ingeniería o nominal), expresa tanto el esfuerzo como la deformación en términos de las dimensiones originales de la probeta, un procedimiento muy útil cuando se está interesado en determinar los datos de resistencia y ductilidad para propósito de diseño en ingeniería.

Para conocer las propiedades de los materiales, se efectúan ensayos para medir su comportamiento en distintas situaciones. Estos ensayos se clasifican en destructivos y no destructivos. Dentro de los ensayos destructivos, el más importante es el ensayo de tracción.

La curva Esfuerzo real - Deformación real (denominada frecuentemente, curva de fluencia, ya que proporciona el esfuerzo necesario para que el metal fluya plásticamente hacia cualquier deformación dada), muestra realmente lo que sucede en el material. Por ejemplo en el caso de un material dúctil sometido a tensión este se hace inestable y sufre estricción localizada durante la última fase del ensayo y la carga requerida para la deformación disminuye debido a la disminución del área transversal, además la tensión media basada en la sección inicial disminuye también produciéndose como consecuencia un descenso de la curva Esfuerzo - Deformación 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 la sección transversal

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