1. Capítulos I,II y II
Realizado por: Reinaldo Bermúdez
CI: 20140631
NOVIEMBRE 2014
2. INTRODUCCION
En general, cuando se somete un material a un conjunto de fuerzas
se produce tanto flexión, como cizallamiento o torsión, todos estos
esfuerzos conllevan la aparición de tensiones tanto de tracción
como de compresión. Aunque en ingeniería se distingue entre el
esfuerzo de compresión (axial) y las tensiones de compresión. 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.
4. 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, 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.
Donde:
P= Fuerza axial;
A= Área de la sección transversal.
5. UNIDADES DE ESFUERZO
El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades de área,
en el sistema internacional (SI) la fuerza es en Newton (N) y el
área en metros cuadrados (m2), el esfuerzo se expresa por
N/m2 o pascal (Pa). Esta unidad es pequeña por lo que se
emplean múltiplos como el es el kilopascal (kPa), megapascal
(MPa) o gigapascal (GPa). En el sistema americano, la fuerza
es en libras y el área en pulgadas cuadradas, así el esfuerzo
queda en libras sobre pulgadas cuadradas (psi).
Particularmente en Venezuela la unidad más empleada es el
kgf/cm2 para denotar los valores relacionados con el esfuerzo
(Beer y Johnston, 1993; Popov, 1996; Singer y Pytel, 1982;
Timoshenko y Young, 2000).
6. DEFORMACION
La deformación se define como el cambio de forma de un cuerpo,
el cual se debe al esfuerzo, al cambio térmico, al cambio de
humedad o a otras causas. En conjunción con el esfuerzo directo,
la deformación se supone como un cambio lineal y se mide en
unidades de longitud. En los ensayos de torsión se acostumbra
medir la deformación cómo un ángulo de torsión (en ocasiones
llamados detrusión) entre dos secciones especificadas.
Cuando la deformación se define como el cambio por unidad de
longitud en una dimensión lineal de un cuerpo, el cual va
acompañado por un cambio de esfuerzo, se denomina
deformación unitaria debida a un esfuerzo.
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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.
9. 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.
No se conocen materiales que sean perfectamente elásticos a
través del rango de esfuerzos completo hasta la ruptura, aunque
algunos materiales como el acero, parecen ser elásticos en un
considerable rango de esfuerzos. Algunos materiales, como el
hierro fundido, el concreto, y ciertos metales no ferrosos, son
imperfectamente elásticos aun bajo esfuerzos relativamente
reducidos
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11. 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.
12. DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACION
Gráfico del esfuerzo como una función de la deformación.
Puede construirse a partir de los datos obtenidos en cualquier
ensayo mecánico en el que se aplica carga a un material, y las
mediciones continuas de esfuerzo y de formación se realizan
simultáneamente. Se construye para ensayos de compresión,
tensión y torsión
15. FLEXION
En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que
presenta un elemento estructural alargado en una dirección
perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado" se
aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras.
Un caso típico son las vigas, las que están diseñadas para
trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el concepto de
flexión se extiende a elementos estructurales superficiales
como placas o láminas.
El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión
presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que
la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no
varía con respecto al valor antes de la deformación. El
esfuerzo que provoca la flexión se denomina momento flector.
16. FLEXION PURA Y FLEXION NO UNIFORME
Al analizar vigas, con frecuencia es necesario distinguir entre
flexión pura y flexión no uniforme. Flexión pura se refiere a la
flexión de una viga ante un momento flexionante constante. Por
tanto, la flexión pura ocurre sólo en regiones de una viga donde la
fuerza cortante es cero ya que V = dM/dx En contraste, flexión no
uniforme se refiere a la flexión en presencia de fuerzas cortantes,
lo cual significa que el momento flexionante cambia conforme nos
movemos a lo largo del eje de la viga. Como ejemplo de flexión
pura consideramos una viga simple AB cargada por dos pares M1
que tienen la misma magnitud pero que actúan en sentidos
opuestos como se muestra en la figura a. Estas cargas producen
un momento flexionante constante M = M1 en toda la longitud de
la viga, como lo muestra el diagrama de momento flexionante en
la parte (b) de la figura.
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18. DEFORMACIONES EN UN ELEMENTO SIMETRICO SOMETIDO
A FLEXION PURA
Las deformaciones de un elemento prismático que posee un plano
de simetría esta sometido en sus extremos a pares iguales y
opuestos M y M’ que actúan en el plano de simetría. El elemento
se flexionará bajo la acción de los pares, pero permanecerá
simétrico con respecto a dicho plano como se mostrará en la
siguiente figura. Además, como el momento flector M es cualquier
sección, el elemento se flexionara de manera uniforme. Así, la
línea de intersección AB entre la cara superior del elemento y el
plano de los pares tendrá una curvatura constante. Es decir, la
línea AB, que era originalmente recta, se transformará en un
circulo de centro C.
19. FUNCIONES DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO
FLEXIONANTE
• Especificar las coordenadas x separadas que tengan un origen
en el extremo izquierdo de la viga y se extiendan a regiones de
la viga entre fuerzas o momentos concentrados, o donde no
haya discontinuidad de la carga distribuida.
• Seccionar la viga perpendicularmente a su eje en cada
distancia x y dibujar el diagrama de cuerpo libre de uno de los
segmentos, asegurándose de que V y M se muestran actuando
en sus sentidos positivos, de acuerdo con la convención de
signos.
• La fuerza cortante se obtiene sumando las fuerzas
perpendiculares al eje de la viga.
• El momento flexionante se obtiene sumando los momentos
respecto al extremo seccionado del segmento.
20. FATIGA
La fatiga es un proceso de degeneración de un material sometido a
cargas cíclicas de valores por debajo de aquellos que serían
capaces de provocar su rotura mediante tracción. Durante dicho
proceso se genera una grieta que, si se dan las condiciones
adecuadas crecerá hasta producir la rotura
de la pieza al aplicar un número de ciclos suficientes. El número de
ciclos necesarios dependerá de varios factores como la carga
aplicada, presencia de entallas.
Si bien no se ha encontrado una respuesta que explique totalmente
la fatiga se puede aceptar que la fractura por fatiga se debe a
deformaciones plásticas de la estructura de forma similar a como
ocurre en deformaciones monodireccionales producidas por cargas
estáticas, con la diferencia fundamental de que bajo cargas cíclicas
se generan deformaciones residuales en algunos cristales.
22. En ingeniería, 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, 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 las dos curvas. En lugar de eso
una curva paralela al eje se retuerce alrededor de él.
23. DEFORMACION TORSIONANTES DE UNA BARRA CIRCULAR
En este punto consideramos una barra prismática con sección
transversal circular torcida por pares de torsión T que actúan en
sus extremos como se muestra en la figura, dado que cada
sección transversal de la barra es idéntica y puesto que cada
sección transversal se somete al mismo par de torsión interno,
decimos que la barra esta en torsión pura. A partir de
consideraciones de simetría, se puede demostrar que las
secciones transversales de la barra no cambian de forma
conforme giran con respecto al eje longitudinal. En otras palabras,
todas las secciones transversales permanecen planas y circulares
y todos los radios permanecen rectos. Además, si el ángulo de
rotación entre un extremo de la barra y el otro es pequeño, no
cambiarán la longitud de la barra ni sus radios.
27. CONCLUSION
Los materiales, en su totalidad, se deforman a una carga externa. Se sabe
además que, hasta cierta carga límite el sólido recobra sus dimensiones
originales cuando se le descarga. La recuperación de las dimensiones
originales al eliminar la carga es lo que caracteriza al comportamiento
elástico. La carga límite por encima de la cual ya no se comporta
elásticamente es el límite elástico. Al sobrepasar el límite elástico, el cuerpo
sufre cierta deformación permanente al ser descargado, se dice entonces
que ha sufrido deformación plástica. El comportamiento general de los
materiales bajo carga se puede clasificar como dúctil o frágil según que el
material muestre o no capacidad para sufrir deformación plástica. Los
materiales dúctiles exhiben una curva Esfuerzo - Deformación que llega a
su máximo en el punto de resistencia a la tensión. En materiales más
frágiles, la carga máxima o resistencia a la tensión ocurre en el punto de
falla. En materiales extremadamente frágiles, como los cerámicos, el
esfuerzo de fluencia, la resistencia a la tensión y el esfuerzo de ruptura son
iguales. La deformación elástica obedece a la Ley de Hooke. La constante
de proporcionalidad E llamada módulo de elasticidad o de Young,
representa la pendiente del segmento lineal de la gráfica Esfuerzo -
Deformación, y puede ser interpretado como la rigidez, o sea, la resistencia
del material a la deformación elástica.
