Elementos de máquina

1. ELEMENTOS DE MÁQUINAS I
Prof. Manuel Velázquez.
ESFUERZO-DEFORMACIÓN
Realizado por:
Wilmer Guerrero C.I. 22.740.429

2. INTRODUCCIÓN.
El esfuerzo se define aquí como la intensidad de las fuerzas componentes
internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. El
esfuerzo se define en términos de fuerza por unidad de área.
Existen tres clases básicas de esfuerzos: tensivo, compresivo y corte. El
esfuerzo se computa sobre la base de las dimensiones del corte transversal
de una pieza antes de la aplicación de la carga, que usualmente se llaman
dimensiones originales.
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.

3. Características
La mayoría de las propiedades de los aceros que son de interés para los
ingenieros se pueden obtener directamente de sus curvas de esfuerzo
deformación. Tales características importantes como el límite elástico
proporcional, el punto de fluencia, la resistencia, la ductilidad y las
propiedades de endurecimiento por deformación son evidentes de
inmediato.
*Límite elástico: es la tensión máxima que un material elastoplástico puede
soportar sin sufrir deformaciones permanentes.
*Límite de fluencia: es el punto donde comienza el fenómeno conocido
como fluencia, que consiste en un alargamiento muy rápido sin que varíe la
tensión aplicada en un ensayo de tracción. Hasta el punto de fluencia el
material se comporta elásticamente
*Ductilidad: propiedad de aquellos materiales que, bajo la acción de una
fuerza, pueden deformarse sin llegar a romperse.

4. Importancia de su estudio
Este conocimiento es de gran importancia ya que, al diseñar, se puede estimar el
esfuerzo de fluencia resultante de la pieza fabricada mediante deformación plástica.
Sin embargo, la discrepancia de los valores calculados del esfuerzo de fluencia, con
respecto a los experimentales, ha sido motivo de estudio debido a su importancia en
el diseño ingenieril. La mecánica de materiales interviene de manera destacada en
todas las ramas de la ingeniería. Sus métodos son necesarios para los diseñadores de
todo tipo de estructuras y máquinas; en consecuencia, es una de las asignaturas
fundamentales de un plan de estudios de ingeniería.
El conocimiento obtenido en los últimos tres siglos junto con las teorías y técnicas
de análisis desarrolladas, permiten al moderno ingeniero diseñar estructuras seguras y
funcionales de tamaño y complejidad sin precedentes, teniendo en cuenta tres
requisitos indispensables: resistencia, rigidez y estabilidad de los diversos elementos
soportadores de carga.

5. Muchos materiales alcanzan un estado en el cual la deformación comienza a
crecer rápidamente sin que haya un incremento correspondiente en el esfuerzo.
Tal punto recibe el nombre de punto de cedencia o punto de fluencia.

6. Tipos de esfuerzos
*Tracción:
Hace que se separen entre sí las distintas partículas que componen una pieza,
tendiendo a alargarla. Por ejemplo, cuando se cuelga de una cadena una
lámpara, la cadena queda sometida a un esfuerzo de tracción, tendiendo a
aumentar su longitud.
*Compresión:
Hace que se aproximen las diferentes partículas de un material, tendiendo a
producir acortamientos o aplastamientos. Cuando nos sentamos en una silla,
sometemos a las patas a un esfuerzo de compresión, con lo que tiende a
disminuir su altura.

7. *Flexión:
Un elemento estará sometido a flexión cuando actúen sobre el cargas que
tiendan a doblarlo. A este tipo de esfuerzo se ven sometidas las vigas de
una estructura.
*Torsión:
Un cuerpo sufre esfuerzos de torsión cuando existen fuerzas que tienden
a retorcerlo. Es el caso del esfuerzo que sufre una llave al girarla dentro
de la cerradura.

8. *Corte o cizallamiento:
Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas aplicadas
tienden a cortarla o desgarrarla. El ejemplo más claro de cortadura lo
representa la acción de cortar con unas tijeras.

9. Esfuerzo normal
Esfuerzos axiales, son aquellos debidos a fuerzas que actúan a lo largo del
eje del elemento.
Los esfuerzos normales axiales por lo general ocurren en elementos como
cables, barras o columnas sometidos a fuerzas axiales (que actúan a lo largo
de su propio eje), las cuales pueden ser de tensión o de compresión.
Además de tener resistencia, los materiales deben tener rigidez, es decir
tener capacidad de oponerse a las deformaciones (d) puesto que una
estructura demasiado deformable puede llegar a ver comprometida su
funcionalidad y obviamente su estética.
Donde;
P; Fuerza aplicada
A; Unidad de área.

10. Fuerza cortante.
Es la suma algebraica de todas las fuerzas externas perpendiculares al eje de
la viga (o elemento estructural) que actúan a un lado de la sección considerada.
La fuerza cortante es positiva cuando la parte situada a la izquierda de la
sección tiende a subir con respecto a la parte derecha.

11. Momento flector.
Es una fuerza del tipo “par”, que contribuye a equilibrar la rotación del sólido
en un eje perpendicular a su eje y fuera de su plano, y que produce sobre la viga
un efecto de curvatura a lo largo de su eje.
El signo del momento flector, es importante resaltar que este no depende de
su sentido de rotación, tal como sucede con el momento de equilibrio, sino
más bien de la curvatura que sufre la viga por la aplicación del mismo. De tal
manera que una curvatura cóncava hacia arriba se considera positiva, lo
contrario es negativo.

12. Convención de signos.
La convención de signos más común, es aquella que considera positiva la
fuerza cortante que hace deslizar hacia arriba, la porción de viga situada a la
izquierda de la sección estudiada, en caso contrario se considera negativa. En
otras palabras cuando la sumatoria de fuerzas a la izquierda de la sección es
positiva la fuerza cortante tiene el mismo signo, igual para el caso contrario.

13. Diagramas de fuerza cortante y momento flector.
• Una carga o un punto de apoyo origina una línea vertical en el diagrama
de fuerzas cortantes.
• Una carga uniformemente distribuida (rectángulo) origina una línea
inclinada en el diagrama de fuerzas cortantes.
• Las regiones de la viga en donde no hay cargas aplicadas, se reflejan como
líneas horizontales en el diagrama de fuerzas cortantes.
• Una carga no uniformemente distribuida (en forma de triángulo) origina
un arco de parábola en el diagrama de fuerzas cortantes.
• Una línea horizontal en el diagrama de fuerzas cortantes implica una línea
inclinada en el diagrama de momentos flexionantes.
• Una línea inclinada en el diagrama de fuerzas cortantes implica un arco
de parábola en el diagrama de momentos flexionantes.
• Un arco de parábola en el diagrama de fuerzas cortantes implica una
curva cúbica en el diagrama de momentos flexionantes.

14. EJERCICIOS.
Curva
elástica

15. Solución
Empleando las ecuaciones
de equilibrio.

17. Curva
elástica.

23. FIN DE LA PRESENTACIÓN