2. INTRODUCCION:
Los cuerpos sufren deformaciones. Las deformaciones que presentan los cuerpos
dependen de los tipos de carga a los que están sometidos.
A continuación conoceremos un poco mas sobre esfuerzo y deformación de los
materiales, conceptos y práctica con la aplicación de ejercicios que son importantes
para entender esta unidad. Así como Torsion y cada un de los elementos que
intervienen en ella y sus características.
3. DEFORMACIÓN PROVOCADA POR CARGAS DE AXIALES
Esta disciplina de estudio implica también calcular las deformaciones del cuerpo y
proveer un estudio de estabilidad del mismo cuando está sometido a fuerzas externas. Se
introduce el concepto de esfuerzo en un punto, donde se muestra que una carga axial
puede producir esfuerzos cortantes así como esfuerzos normales, dependiendo de la
sección considerada diseño de cualquier elemento o de un sistema estructural implica
responder dos preguntas: ¿El elemento es resistente a las cargas aplicadas? ¿Tendrá la
suficiente rigidez para que las deformaciones no sean excesivas e inadmisibles? Las
repuestas a estas preguntas implican el análisis de la resistencia y rigidez de una
estructura, aspectos que forman parte de sus requisitos. Estos análisis comienzan por la
producción de nuevos conceptos que son el esfuerzo y la deformación, aspectos que
serán definidos a continuación:
ESFUERZO
Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo que se
distribuyen en toda el área; justamente se denomina esfuerzo a la fuerza por unidad de
área, y es un parámetro que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que
establece una base común de referencia.
4. DEFORMACIÓN
La resistencia del material no es el único parámetro que debe utilizarse al diseñar
o analizar una estructura; controlar las deformaciones para que la estructura
cumpla con el propósito para el cual se diseñó tiene la misma o mayor
importancia. El análisis de las deformaciones se relaciona con los cambios en la
forma de la estructura que generan las cargas aplicadas.
5. ELASTICIDAD
La elasticidad es aquella propiedad de un material por virtud de la cual las
deformaciones causadas por el esfuerzo desaparecen al removérsele. Algunas
sustancias, tales como los gases poseen únicamente elasticidad volumétrica, pero
los sólidos pueden poseer, además, elasticidad de forma. Un cuerpo perfectamente
elástico se concibe como uno que recobra completamente su forma y sus
dimensiones originales al retirarse el esfuerzo.
6. LA RESISTENCIA ÚLTIMA
El término resistencia última está relacionado con el esfuerzo máximo que un
material puede desarrollar. La resistencia a la tensiones el máximo esfuerzo de
tensión que un material es capaz de desarrollar. La figura muestra,
esquemáticamente, las relaciones entre esfuerzo y deformación para un metal
dúctil y un metal no dúctil cargado hasta la ruptura por tensión:
Diagramas esquemáticos de esfuerzo y deformación para materiales dúctiles y no
dúctiles ensayados a tensión hasta la ruptura.
7. La resistencia a la compresión es el máximo esfuerzo de compresión que un material es
capaz de desarrollar. Con un material quebradizo que falla en compresión por ruptura,
la resistencia a la compresión posee un valor definido. En el caso de los materiales que
no fallan en compresión por una fractura desmoronante (materiales dúctiles, maleable
o semiviscoso), el valor obtenido para la resistencia a la compresión es un valor
arbitrario que depende del grado de distorsión considerado como falla efectiva del
material. La figura 18 muestra diagramas característicos de esfuerzo y deformación
para materiales dúctiles y no dúctiles en compresión:
Diagramas esquemáticos de esfuerzo y deformación para materiales dúctiles y no
dúctiles, ensayados a compresión hasta la ruptura.
8. PLASTICIDAD
La plasticidad es aquella propiedad que permite al material sobrellevar
deformación permanente sin que sobrevenga la ruptura. Las evidencias de la acción
plástica en los materiales estructurales se llaman deformación, flujo plástico y creep.
Las deformaciones plásticas son causadas por deslizamientos inducidos por
esfuerzos cortantes (figura).
Tales deformaciones pueden ocurrir en todos los materiales sometidos a grandes
esfuerzos, aun a temperaturas normales. Muchos metales muestran un efecto de
endurecimiento por deformación al sobrellevar deformaciones plásticas, ya que
después de que han ocurrido deslizamientos menores por corte no acusan
deformaciones plásticas adicionales hasta que se aplican esfuerzos mayores. No se
presentan cambios apreciables de volumen como resultado de las deformaciones
plásticas.
9. TORSIÓN
Entendemos por Torsión la deformación de un eje, producto de la acción de
dos fuerzas paralelas con direcciones contrarias en sus extremos. 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, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas. 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
RIGIDEZ
La rigidez tiene que ver con la deformabilidad
relativa de un material bajo carga. Se le mide
por la velocidad del esfuerzo con respecto a la
deformación. Mientras mayor sea el esfuerzo
requerido para producir una deformación
dada, más rígido se considera que es el
material.
10. TORQUE
El torque o par es el nombre que se da a las fuerzas de torsión. Para que la torsión
exista se requieren 2 fuerzas (par), que se ejercen en sentido opuesto. El valor del par
depende del radio de acción de la fuerza (brazo). La mayor o menor torsión que
genera una fuerza depende de la distancia al punto de pivote. A mayor brazo mayor
par El torque es la fuerza aplicada en una palanca para producir un movimiento de
rotación en un cuerpo. Por ejemplo, la fuerza que haces sobre el destornillador para
ajustar un tornillo multiplicada por el brazo de palanca que es el radio del
destornillador, da como resultado el torque aplicado
11. PAR DETORSIÓN
El par o torque es un número que expresa el valor de la fuerza de torsión. Se
expresa en kilos x metros. Es decir, si ejercemos una fuerza de 1 kilo con un un
brazo de 1 metro el torque o par será de 1 kilo x metro (1 kilográmetro). En un
motor de pistones la capacidad de ejercer fuerza de torsión es limitada. Depende
de la fuerza de expansión máxima que logran los gases en el cilindro. El torque
máximo se consigue cuando el rendimiento volumétrico es máximo y por lo
tanto se dispone de mayor temperatura para expandir los gases. El par motor
también depende del largo del brazo del cigüeñal. Los motores de mayor
tamaño están equipados con cigüeñal de brazo más largo. Esto les da la
posibilidad de ejercer igual par de torsión con menos fuerza de expansión de los
gases.
12. CONCLUSION
Existe una gran importancia de aprender sobre las propiedades de los materiales y
cuando y como pueden sufrir los materiales al exponerlos a ciertas fuerzas, lo que
nos demuestra el esfuerzo que realizan.
Debemos conocer con detalle cada uno de estos temas porque esto nos
proporcionara un conocimiento integral de los materiales que debemos utilizar al
momento de realizar cualquier trabajo que involucre la resistencia de los mismos.
