El documento describe los diferentes tipos de comportamiento de los materiales cuando se someten a fuerzas. Explica que los materiales muestran un comportamiento elástico o plástico dependiendo del nivel de fuerza aplicada. También describe las curvas de esfuerzo-deformación y los diferentes tipos de fractura que pueden ocurrir, incluyendo fracturas dúctiles, frágiles y de fatiga.

1. {
Republica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria
Universidad Nacional Experimental de las Fuerzas Armadas
Núcleo Maracay
Deformaciones de los materiales
Estudiante:
Leonardo Figueredo
C.I: 28.097.748
Maracay, 2020

2. Deformación de los materiales
Si ilustramos en un gráfico el alargamiento en el eje de abscisas y la presión
(Fuerza/Sección) en el eje de ordenadas, podremos comprobar que el material se
comporta de dos maneras distintas a partir de un determinado nivel de
alargamiento.

3. • Comportamiento elástico: Las deformaciones del material son directamente
proporcionales a la fuerza aplicada, siendo la deformación producida reversible
y no permanente. Es el comportamiento descrito por Ley de Hooke.
De esta manera podemos definir el límite elástico como la tensión máxima que un
material puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Debido a la
dificultad para localizarlo exactamente y con total fidelidad, ya que en los
experimentos la recta es difícil de determinar (existe una banda donde podría
situarse el límite elástico), en ingeniería se adopta un criterio convencional y se
considera como límite elástico la tensión a la cual el material tiene una deformación
del 0.2%, aunque la normativa suele tomar 0.1% para quedar del lado de la
seguridad (no está mal, un factor de seguridad de 2).
Como regla general nos vamos a fijar en que la pendiente de la recta sea constante.
Si tenemos cambios de pendiente en la gráfica, eso indicará de entrada, que el
anclaje se está comportando de manera distinta para distintos niveles de carga. Por
ejemplo, si entre 20 y 40Tn tenemos un alargamiento de 5mm, y entre 40 y 60Tn es
el doble, es decir, de 10mm (15mm en acumulado), eso indicará que o tenemos más
longitud libre disponible (estamos arrancando la cabecera del bulbo) o peor aún,
que estamos trayéndonos el bulbo. Es un ejemplo un poco exagerado pero quedaros
con lo importante, una mala señal es siempre que tengamos cambios de pendiente
en la gráfica.

4. • Comportamiento plástico: Es un modo de
deformación en que el material no regresa a su forma
original después de retirar la carga aplicada. En este
caso las deformaciones son no reversibles y
permanentes.
• Punto de rotura: Como su nombre indica, es el punto
por encima del cual el material no puede seguir
deformándose más y pierde toda su capacidad
resistente.

5. Bases atómicas de los comportamientos
elásticos y plásticos
Curva
Esfuerzo-Deformación
Fracturas
Tipo de Fracturas:
• Dúctil
• Frágil
• Fatiga

6. Curva Esfuerzo-Deformación
El diseño de elementos estructurales
implica determinar la resistencia y
rigidez del material estructural, estas
propiedades se pueden relacionar si se
evalúa una barra sometida a una fuerza
axial para la cual se registra
simultáneamente la fuerza aplicada y el
alargamiento producido. Estos valores
permiten determinar el esfuerzo y la
deformación que al graficar originan el
denominado diagrama de esfuerzo y
deformación. Los diagramas son
similares si se trata del mismo material y
de manera general permite agrupar los
materiales dentro de dos categorías con
propiedades afines que se denominan
materiales dúctiles y materiales
frágiles.

7. Esfuerzo y Deformación
• 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.
σ = P/A
Donde:
P≡ Fuerza axial;
A≡ Área de la sección transversal
• 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.
Una barra sometida a una fuerza axial de tracción aumentara su longitud inicial; se puede
observar que bajo la misma carga pero con una longitud mayor este aumento o
alargamiento se incrementará también. Por ello definir la deformación (ε) como el cociente
entre el alargamiento δ y la longitud inicial L, indica que sobre la barra la deformación es
la misma porque si aumenta L también aumentaría δ. Matemáticamente la deformación
sería:
ε = δ/L

8. Fractura
Se define como la culminación del proceso de deformación
plástica. En general, se manifiesta como la separación o
fragmentación de un cuerpo sólido en dos o más partes bajo
la acción de un dado estado de cargas.
Existe tres tipos de fractura que son:
• Dúctil
• Frágil
• Fatiga

9. Dúctil
Esta fractura ocurre bajo una intensa
deformación plástica.
La fractura dúctil comienza con la
formación de un cuello y la formación
de cavidades dentro de la zona de
estrangulamiento. Luego las cavidades
se fusionan en una grieta en el centro
de la muestra y se propaga hacia la
superficie en dirección perpendicular a
la tensión aplicada. Cuando se acerca a
la superficie, la grieta cambia su
dirección a 45° con respecto al eje de
tensión y resulta una fractura de cono y
embudo.

10. Frágil
La fractura frágil tiene lugar sin una
apreciable deformación y debido a una
rápida propagación de una grieta.
Normalmente ocurre a lo largo de planos
cristalográficos específicos denominados
planos de fractura que son
perpendiculares a la tensión aplicada.
La mayoría de las fracturas frágiles son
transgranulares o sea que se propagan a
través de los granos. Pero si los límites de
grano constituyen una zona de debilidad,
es posible que la fractura se propague
intergranularmente. Las bajas
temperaturas y las altas deformaciones
favorecen la fractura frágil.

11. Fatiga
Rotura por fatiga se da como consecuencia de esfuerzos repetidos y variables
debiéndose a un desmemizamiento de la estructura cristalina, con el
consiguiente deslizamiento progresivo de los cristales, con producción de
calor.
El aspecto de las piezas rotas por fatiga presentan en su superficie de rotura
dos zonas características que son:
Una zona lisa, de estructura finísima y brillante: la rotura por fatiga se da
después de un periodo relativamente largo.
Una zona de cristales grandes, o de estructura fibrosa: cuando la rotura por
fatiga se da instantáneamente debido a la disminución de sección.
Las circunstancias que influyen en la rotura por fatiga de un material
metálico son:
Estado de la superficie: el estado de esta tiene gran importancia sobre la
rotura por fatiga.
Variaciones de sección: el límite de fatiga se reduce por los cambios bruscos
de sección no acordados con radios amplios, entalladuras de cualquier otra
clase.