2. Introducción
Muchos materiales cuando están en servicio están sujetos a
fuerzas o cargas. En tales condiciones es necesario conocer las
características del material para diseñar el instrumento y esfuerzos a los
que van hacer sometidos; los cuales no sean tan excesivos y el material no
se fracture.
El comportamiento mecánico de un material es el reflejo de la
reacción entre su respuesta o deformación ante una fuerza o carga
aplicada. La torsión se aplica en la industria para determinar constantes
elásticas y propiedades de los materiales. También se puede aplicar para
medir la resistencia de soldadura, uniones, adhesivos.
3. Esfuerzo
Se puede entender como las fuerzas internas de un
elemento que están ubicadas dentro del material por lo que se
distribuyen en toda el área, se simboliza con la letra griega (σ) y
permite comparar la resistencia de dos materiales.
Donde: P= Fuerza axial.
A= Área de la sección transversal.
5. Deformación
La deformación es el cambio de tamaño o forma de un cuerpo
debido a esfuerzos internos producidos por una o más fuerzas
aplicadas sobre el mismo.
Deformación Simple
Se refiere a los cambios en
las dimensiones de un miembro
estructural
cuando
se
encuentra sometido a cargas
externas.
Deformación unitaria
Todo
miembro
sometido
a
cargas externas se deforma debido a
la acción de fuerzas.
6. Elasticidad
La elasticidad es la propiedad de un objeto o material que
causa que sea restaurado a su forma original, después de la
distorsión. Se dice que es más elástica, si se restablece por sí
mismo a su configuración original, de forma más precisa. Una
tira de goma es fácil de estirar, y se ajusta de nuevo hasta cerca
de su longitud original cuando se libera.
7. Ley de Hooke
Una de las propiedades de la elasticidad es que se necesita
dos veces la fuerza, para estirarlo dos veces la longitud. A esa
dependencia lineal del desplazamiento sobre la fuerza de
elasticidad,
se
le
llama
ley
de
Hooke.
8. Rigidez
La rigidez es la capacidad de un elemento
estructural para soportar esfuerzos sin adquirir
grandes deformaciones y/o desplazamientos.
Los coeficientes de rigidez son magnitudes físicas que cuantifican la rigidez de un
elemento resistente bajo diversas configuraciones de carga. Normalmente las rigideces
se calculan como la razón entre una fuerza aplicada y el desplazamiento obtenido por la
aplicación de esa fuerza.
9. Plasticidad
La plasticidad es la propiedad mecánica de un material anelástico,
natural, artificial, biológico o de otro tipo, de deformarse permanente e
irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima
de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico.
10. Torsión
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.
11. 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.
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:
•Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección transversal. Si estas se
representan por un campo vectorial sus líneas de flujo "circulan" alrededor de la
sección.
•Cuando las tensiones anteriores no están distribuidas adecuadamente, cosa
que sucede siempre a menos que la sección tenga simetría circular,
aparecen alabeo seccionales que hacen que las secciones transversales
deformadas no sean planas.
13. Conclusión
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 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.
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.
En el caso de La Torsión se puede decir que, se refiere a la deformación helicoidal que sufre un cuerpo cuando se le
aplica un par de fuerzas (sistema de fuerzas paralelas de igual magnitud y sentido contrario). La torsión resultan útil para
el cálculo de elementos de máquina sometidos a torsión tales como ejes de transmisión, tornillos, resortes de torsión y
cigüeñales.
