Ciencia de los Materiales

1. DEFORMACION Y COMPORTAMIENTO
DE LOS MATERIALES
Republica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica
de la Fuerza Armada Nacional Bolivariana
UNEFA
Núcleo Aragua Maracay
Elementos de Ciencias de los Materiales

2. DEFORMACION DE
LOS MATERIALES
La deformación es el cambio en el
tamaño, forma o dimensiones de un cuerpo,
producido por la acción de esfuerzas
externas. Es decir, todo elemento se
deforma ante la presencia de cargar sobre el
o a la ocurrencia de dilatación térmica. Por
muy pequeña que sean las fuerzas, siempre
habrá una deformación.
Se le llama dilatación térmica al aumento
de longitud, volumen o alguna otra dimensión
métrica que sufre un cuerpo físico debido
al aumento de temperatura por cualquier
medio.
Por otro lado se tiene, la contracción
térmica, que es la disminución de
dimensiones métricas por disminución de la
temperatura.
La deformación es un proceso
termodinámico en el que la energía interna
del cuerpo acumula energía potencial
elástica. A partir de unos ciertos valores de la
deformación se pueden producir
transformaciones del material y parte de la
energía se disipa en forma de plastificado,
endurecimiento, fractura o fatiga del material.

3. TIPOS DE DEFORMACIONES
Un material sometido a una tensión (fuerza) produce una deformación del mismo. Si al
cesar la fuerza el material vuelve a sus dimensiones primitivas, diremos que ha
experimentado una deformación elástica. Si la deformación es tal que no recupera por
completo sus medidas originales es una deformación plástica.
TIPOS DE
FUERZAS

4. Deformación Elástica
Es una deformación no permanente o restaurable, debido a un esfuerzo aplicado que se
recupera completamente al retirar la carga que la provoca. Es instantánea, si se presenta en
cuanto se aplica la fuerza, permanece durante el esfuerzo y, desaparece cuando se retira.
La elasticidad es la propiedad que tienen algunos materiales solidos para poder sufrir
deformaciones reversibles, cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y
de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.
No obstante, esta la rigidez constante elástica que caracteriza el cambio de forma que
experimenta un material elástico cuando se aplican esfuerzos cortantes.

5. Deformación Plástica
Es una deformación permanente, que no se recupera al retirar la carga que la provoca,
aunque si se recupera una pequeña componente de deformación elástica. No regresa a la
forma original.
La plasticidad es la propiedad de algunos materiales que tienen para poder deformarse
permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por
encima de su rango elástico. Es decir, la capacidad de deformación permanente de un metal
sin que llegue a romperse.

6. RELACIONES ENTRE
TENSIONES Y DEFORMACIONES
Módulo de elasticidad o de Young
Es un parámetro mecánico que
permite determinar la naturaleza
elástica de los materiales. Los
materiales con módulo de elasticidad
alto, son rígidos y no se deforman con
facilidad. El módulo de Young es una
constante; es decir, que no cambia con
el incremento del esfuerzo. Además, el
valor varía dependiendo del tipo de
material.
Por otro lado, esta la flexibilidad, la
cual es el inverso del modulo Young.
LEY DE HOOKE
Se aplica en ensayos de tracción y con
carácter general se enuncia así:
“Las deformaciones producidas en un
elemento resistente son proporcionales a las
fuerzas que lo producen”.
Es decir, para pequeñas deformaciones
elásticas, existe una proporcionalidad directa
entre las tensiones aplicadas y las
deformaciones producidas.

7. LEY DE HOOKE
MODULO DE YOUNG

8. El límite elástico de un material representa
la tensión máxima que soporta sin sufrir
deformaciones permanentes (plásticas).
Hasta que la tensión no alcanza el limite
elástico podemos asegurar:
a) Que el elemento no padecerá
deformaciones plásticas.
b) Que cumplirá la ley de Hooke.
c) Que ofrecerá un margen de seguridad ante
la posibilidad de que aparezcan fuerzas
imprevistas.
LIMITE ELASTICO

9. CURVA ESFUERZO-
DEFORMACIÓN
La relación entre el estado de esfuerzos s,
inducido en un material por la aplicación de una
fuerza, y la deformación e que produce se puede
representar gráficamente:
• La ordenada sL del punto P se
denomina “límite elástico” y
corresponde al esfuerzo más alto que
se puede aplicar sobre el material sin
que éste deje de ser elástico.
• El tramo PU de la gráfica ya no es
una recta, sino curva.
• Entre los puntos P y R se denomina
“rango plástico”. En esta zona ocurre
una deformación plástica del material.
• La ordenada sR del punto R se
denomina “esfuerzo de ruptura” y es
el esfuerzo que produce la ruptura del
material.

10. Fracturas
Una fractura es la
separación de un sólido en
dos o más partes bajo
tensión. En general, las
fracturas que sufre un
material se pueden clasificar
en: fractura dúctil fractura
frágil y fatiga. En algunas
ocasiones las fracturas
frágiles y dúctiles ocurren en
un mismo material, pero
normalmente las fracturas
son totalmente dúctiles o
frágiles.
Tipos de Fracturas
Fractura Dúctil: ocurre después de que un material es
sometido ha una deformación plástica excesiva, esto quiere
decir que este tipo de fractura aparece en aquellos
materiales que tienen zona de deformación plástica
considerable y se caracteriza por una lenta propagación de
la grieta.
Fractura Frágil: ocurre antes o durante el momento en
el que se presenta una deformación plástica. Este tipo de
fractura se presenta principalmente en los materiales no
cristalinos, con temperaturas muy bajas o en la aplicación
de esfuerzos muy elevados y se caracteriza por una rápida
propagación de la grieta.
Fatiga: es el fenómeno general del fallo del material
tras varios esfuerzos repetidos y variables, menor a la de
rotura.

11. FRACTURA
FRAGIL
FRACTURA
DUCTIL

12. FATIGA

13. Fractura muy
Dúctil
Fractura
Moderadamente Dúctil
Fractura
Frágil