Este documento trata sobre diferentes tipos de esfuerzos y deformaciones que pueden ocurrir en elementos mecánicos. Explica los conceptos de esfuerzo, deformación, flexión, fatiga y pandeo. Define esfuerzos como compresión, tracción, flexión, torsión y cortante. Describe la ley de Hooke y los tipos de deformación como plástica y elástica. También incluye diagramas de esfuerzo-deformación y esfuerzo-número de ciclos.

1. ESFUERZO, DEFORMACIÓN, FLEXIÓN, FATIGA,
TORSIÓN Y PANDEO
BR: RENGEL JENNIS
CI:22890133
SECCIÓN:S1
Prof: Julián Carneiro

2. Introducción
Muchos de los elementos de máquinas, tales como cigüeñales,
árboles, ejes, bielas y resortes, son sometidos a cargas variables. El
comportamiento de los materiales bajo este tipo de carga es
diferente a aquel bajo cargas estáticas mientras que una pieza
soporta una gran carga estática, la misma puede fallar con una
carga mucho menor si ésta se repite un gran número de veces. Los
esfuerzos variables en un elemento tienden a producir grietas que
crecen a medida que éstos se repiten, hasta que se produce la falla
total; este fenómeno se denomina fatiga. Por lo tanto, el diseño de
elementos sometidos a cargas variables debe hacerse mediante
una teoría que tenga en cuenta los factores que influyen en la
aparición y desarrollo de las grietas, las cuales pueden producir la
falla después de cierto número de repeticiones (ciclos) de esfuerzo.

3. Capitulo I
ESFUERZO Y DEFORMACIÓN

4. ESFUERZO
En física, el esfuerzo es una magnitud vectorial que mide la Intensidad del
intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según
una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de
movimiento o la forma de los materiales. No debe confundirse con los conceptos de
esfuerzo o de energía.
En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de fuerza es el newton
que se representa con el símbolo: N , nombrada así en reconocimiento a Isaac
Newton por su aportación a la física, especialmente a la mecánica clásica. El newton
es una unidad derivada que se define como la fuerza necesaria para proporcionar una
aceleración de 1 m/s² a un objeto de 1 kg de masa.

5. TIPOS DE ESFUERZOS
Las cargas que tienen que soportar las estructuras producen en
sus elementos fuerzas que tratan de deformarlos denominadas
esfuerzos. Hay 5 tipos de esfuerzos:
 Compresión
 Tracción
 Flexión
 Torsión y Cortante.

6. Es la resultante de las tensiones o presiones
que existe dentro de un sólido deformable
o medio continuo, caracterizada porque
tiende a una reducción de volumen del
cuerpo, y a un acortamiento del cuerpo en
determinada dirección (Coeficiente de
Poisson).

7. Esfuerzo interno a que está sometido
un cuerpo por la aplicación de dos
fuerzas que actúan en sentido
opuesto, y tienden a estirarlo.
Lógicamente, se considera que las
tensiones que tiene cualquier
sección perpendicular a dichas
fuerzas son normales a esa sección,
y poseen sentidos opuestos a las
fuerzas que intentan alargar el
cuerpo.

8. 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.

9. 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.

10. Es el esfuerzo interno o resultante de
las tensiones paralelas a la sección
transversal de un prisma mecánico
como por ejemplo una viga o un pilar.
Se designa variadamente como T, V o
Q.
Este tipo de solicitación formado por
tensiones paralelas está directamente
asociado a la tensión cortante.

11. EJERCICIO DE ESFUERZO

12. DEFORMACION
Se conoce como el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido
a la aplicación de una o mas fuerzas sobre el mismo o la ocurrencia de
dilatación térmica. La deformación puede ser visible o prácticamente
inadvertida si no se emplea el equipo apropiado para hacer
mediciones precisas. Podemos observa que la deformación esta dada
por la siguiente ecuación.
ε =δ/L

13. DEFORMACIÓN

14. LEY HOOKE
Ley de Hooke Cuando estiramos (o comprimimos) un muelle, la
fuerza recuperadora es directamente proporcional a la
deformación x (al cambio de longitud x respecto de la posición de
equilibrio) y de signo contraria a ésta. F = - k x, Siendo k una
constante de proporcionalidad, denominada constante elástica del
muelle. El signo menos en la ecuación anterior se debe a que la
fuerza recuperadora es opuesta a la deformación

15. TIPOS DE DEFORMACIÓN
Tanto para la deformación unitaria como para el tensor deformación se puede
descomponer el valor de la deformación en:
 Deformación plástica
 Deformación elástica

16. PLATICAS
Modo de deformación en que el material no regresa a su forma original después
de retirar la carga aplicada. Esto sucede porque, en la deformación plástica, el
material experimenta cambios termodinámicos irreversibles al adquirir mayor
energía potencial elástica. La deformación plástica es lo contrario a la deformación
reversible.
ELATICAS
Esto todo lo contrario a la elasticidad. Un material completamente plástico es aquel
que no regresa a sus dimensiones originales al suprimir la carga que ocasionó la
deformación

17. EJERCICIO DE DEFORMACION

18. CAPITULO II
(FLEXION, FATIGA Y PANDEO)

19. 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.

20. FATIGA
se define como el deterioro de un material por acción de ciclos repetidos de
esfuerzo y deformación, lo que resulta en un agrietamiento progresivo que
finalmente produce la fractura. La naturaleza de esta falla resulta del hecho de
que existen regiones microscópicas, normalmente en la superficie del miembro,
donde el esfuerzo local es mucho más grande que el esfuerzo promedio que
actúa en la sección transversal. Cuando este esfuerzo mas grande se aplica en
forma cíclica, conduce a la formación de grietas diminutas. La presencia de
estas grietas provoca un aumento posterior del esfuerzo en sus puntas o
fronteras, lo cual a su vez ocasiona una extensión posterior de las grietas en el
material cuando el esfuerzo continúa ejerciendo su acción.

21. Diagrama s-n
Con el objeto de especificar una resistencia segura para un material
metálico bajo carga repetida, es necesario determinar un limite por
debajo del cual no pueda ser detectada una evidencia de falla
después de haber aplicado una carga durante un numero
determinado de ciclos. Este esfuerzo limitante se llama limite de
fatiga o, mas propiamente, limite de resistencia a la fatiga el cual es
aquel esfuerzo para la cual la gráfica S-N se vuelve horizontal o
asintótica. Usando una máquina de ensayos para este propósito,
una serie de muestras son sometidas a un esfuerzo específico
aplicado cíclicamente hasta su falla. Los resultados se trazan en
una gráfica que represente el esfuerzo S como ordenada y el
número de ciclos N a la falla como abscisa. Esta gráfica se llama
diagrama S-N, o diagrama esfuerzos-ciclos.

22. DIAGRAMA S-N

23. PANDEO
Es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede
darse en elementos comprimidos esbeltos, y que se
manifiesta por la aparición de desplazamientos
importantes transversales a la dirección principal de
compresión.