ESFUERZO FLEXION Y TORSION

1. INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSION BARINAS
Ana Benavente CI 18.289.829

2. En general un esfuerzo es el resultado de la división entre una fuerza y el área
en la que se aplica. Se distinguen dos direcciones para las fuerzas, las que son
normales al área en la que se aplican y las que son paralelas al área en que se
aplican. Si la fuerza aplicada no es normal ni paralela a la superficie, siempre
puede descomponerse en la suma vectorial de otras dos que siempre resultan
ser una normal y la otra paralela.
Los esfuerzos con dirección normal a la sección, se denotan como σ (sigma) y
representa un esfuerzo de tracción cuando apunta hacia afuera de la sección,
tratando de estirar al elemento analizado. En cambio, representa un esfuerzo de
compresión cuando apunta hacia la sección, tratando de aplastar al elemento
analizado.

3. Tracción: esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos
fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo, aumentando su
longitud y disminuyendo su sección.
Compresión: esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos
fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a comprimirlo, disminuyendo
su longitud y aumentando su sección.
Flexión: esfuerzo que tiende a doblar el objeto. Las fuerzas que actúan son
paralelas a las superficies que sostienen el objeto. Siempre que existe flexión
también hay esfuerzo de tracción y de compresión.
Cortadura: esfuerzo que tiende a cortar el objeto por la aplicación de dos
fuerzas en sentidos contrarios y no alineadas. Se encuentra en uniones como:
tornillos, remaches y soldaduras.

6. 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. Es una razón o
numero no dimensional, y es, por lo tanto, la misma sin importar las unidades
expresadas (figura 17), su cálculo se puede realizar mediante la siguiente
expresión:
e = e / L (14)
donde,
e : es la deformación unitaria
e : es la deformación
L : es la longitud del elemento

7. Relación entre la deformación unitaria y la deformación.
Si un cuerpo es sometido a esfuerzo tensivo o compresivo en una dirección dada, no
solo ocurre deformación en esa dirección (dirección axial) sino también
deformaciones unitarias en direcciones perpendiculares a ella (deformación lateral).
Dentro del rango de acción elástica la compresión entre las deformaciones lateral y
axial en condiciones de carga uniaxial (es decir en un solo eje) es denominada
relación de Poisson. La extensión axial causa contracción lateral, y viceversa.

8. 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, pero la
magnitud de la deformación permanente bajo carga de poca duración es
pequeña, de tal forma que para efectos prácticos el material se considera como
elástico hasta magnitudes de esfuerzos razonables.

9. Ley de Hooke. La ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke,
originalmente formulada para casos del estiramiento longitudinal,
establece que el alargamiento unitario que experimenta un material
elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada F:
siendo δ el alargamiento, L la longitud original, E el módulo de Young, A la sección
transversal de la pieza estirada. La ley se aplica a materiales elásticos hasta un límite
denominado límite elástico. El límite elástico, también denominado límite de
elasticidad y límite de fluencia, es la tensión máxima que un material elástico puede
soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se aplican tensiones superiores a
este límite, el material experimenta deformaciones permanentes y no recupera su
forma original al retirar las cargas. En general, un material sometido a tensiones
inferiores a su límite de elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la
ley de Hooke.

10. donde k se llama constante elástica del resorte y δ es su elongación o
variación que experimenta su longitud.
La ley de Hooke recibe su nombre de Robert Hooke, físico británico
contemporáneo de Isaac Newton. La forma más común de representar
matemáticamente la Ley de Hooke es mediante la ecuación del muelle o resorte,
donde se relaciona la fuerza F ejercida sobre el resorte con la elongación o
alargamiento δ producido:

11. 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
nicialmente por la dos curvas. En lugar de eso una curva paralela al
eje se retuerce alrededor de él.

12. El estudio general de la torsión es complicado porque bajo ese tipo de
solicitación la sección transversal de una pieza en general se caracteriza
por dos fenómenos:
1-Aparecen tensiones tangenciales paralelas
a la sección transversal.
2-Cuando las tensiones anteriores no están
distribuidas adecuadamente, cosa que
sucede siempre a menos que la sección
tenga simetría circular, aparecen alabeos
seccionales que hacen que las secciones
transversales deformadas no sean planas.