Este documento presenta conceptos básicos de mecánica de materiales, incluyendo: (1) las propiedades físicas de los materiales y las pruebas necesarias para determinarlas; (2) el comportamiento elástico y plástico de los materiales bajo fuerzas aplicadas; y (3) conceptos como esfuerzo, deformación, ductilidad, dureza y elasticidad. También explica diferentes tipos de esfuerzos como tracción, compresión, cizallamiento y torsión, así como tipos de deformación como interna,

1. Presenta: Dr. Ing. Ángel Francisco Villalpando
Reyna
Correo Electronico :
angelvillalpando82@gmail.com
Whatsapp: 8448087172
Mecánica de
Materiales
PRESENTACION 1

2. El uso de los materiales
en las obras de
ingeniería hace
necesario el
conocimiento de las
propiedades físicas de
aquellos, y para
conocer estas
propiedades es
necesario llevar a cabo
pruebas que permitan
determinarlas.

3. Todos los materiales tienen una
combinación de
comportamiento elástico y
plástico en mayor o menor
proporción. Todo cuerpo al
soportar una fuerza aplicada
trata de deformarse en el
sentido de aplicación de la
fuerza.

4. La fuerza se aplica en
del eje de ella y por eso
se denomina axial, la
probeta se alargara en
dirección de su
longitud y se encogerá
en el sentido o plano
perpendicular.

5. EFECTO DE UNA FUERZA SOBRE UN SÓLIDO

6. • La magnitud de la reacción en cada enlace depende de la magnitud de la
fuerza aplicada y de la cantidad de partículas que resisten la acción de esa
fuerza.
• La cantidad de enlaces que soporta tal fuerza esta directamente
relacionada con el área transversal a la dirección en que actúa la fuerza.
• La magnitud del efecto es directamente proporcional a F e inversamente
proporcional a A
A
P


EFECTO DE UNA FUERZA SOBRE UN SÓLIDO

7. RESISTENCIA DE
MATERIALES
• Se ocupa del estudio de los efectos
causados por la acción de cargas
externas que actúan sobre un sistema
deformable.
• Calcula las deformaciones
correspondientes y las relaciones que
existen entre la acción de las cargas
externas y las fuerzas internas inducidas.
• En base al análisis, concluye si una pieza
es capaz de resistir un sistema de cargas
propuesto.

8. a) Estáticos; que simulan el comportamiento del material con pequeñas
velocidades de aplicación de las cargas:
. Tracción
. Compresión
. Dureza
b) Dinámicos; que modelizan el comportamiento frente a cargas variables
con el tiempo:
. Fatiga
. Resiliencia
ENSAYOS MECÁNICOS

9. ALGUNOS CONCEPTOS
Ductilidad: Es la habilidad de un material para deformarse antes de fracturarse.
Es una característica muy importante en el diseño, puesto que un material dúctil es
usualmente muy resistente a cargas por impacto. Tiene además la ventaja de “avisar”
cuando va a ocurrir la fractura, al hacerse visible su gran deformación.

10. Dureza: Mide la resistencia a
la penetración sobre la
superficie de un material,
efectuada por un objeto
duro.

11. Elasticidad: Es la habilidad que tiene un
material que ha sido deformado de alguna
manera para regresar a su estado y tamaño
original, cuando cesa la acción que ha
producido la deformación.
Cuando el material se deforma
permanentemente, de tal manera que no
pueda regresar a su estado original, se dice
que ha pasado su límite elástico.

13. • Maleabilidad: Es la propiedad que permite que un material se deforme mediante
martilleo, rolado o prensado, sin romperse. La maleabilidad, se aumenta
normalmente cuando el metal esta caliente.

15. 7.Esfuerzo (σ): Fuerza aplicada a un área A conocida.

16. Concepto de Esfuerzo:
Esfuerzo se define como una interacción
entre dos cuerpos; es una cantidad física
vectorial que se describe mediante los
conceptos intuitivos de “empujar” y “jalar”.
Desde el punto de vista de la Dinámica,
cuando se aplica una fuerza a un cuerpo, el
efecto que tiene dicha fuerza es darle al
cuerpo una aceleración y, por tanto, cambiar
el estado de reposo o de movimiento
uniforme que tenía el cuerpo antes de la
aplicación de la fuerza. Esto viene descrito
por la Segunda Ley de Newton.

17. Tipos de esfuerzo
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.

18. 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.

19. Cizallamiento o cortadura. Se produce
cuando se aplican fuerzas
perpendiculares a la pieza, haciendo
que las partículas del material tiendan
a resbalar o desplazarse las unas
sobre las otras. Al cortar con unas
tijeras un papel estamos provocando
que unas partículas tiendan a
deslizarse sobre otras. Los puntos
sobre los que apoyan las vigas están
sometidos a cizallamiento.

20. Torsión. Las fuerzas de torsión son las
que hacen que una pieza tienda a
retorcerse sobre su eje central. Están
sometidos a esfuerzos de torsión los
ejes, las manivelas y los cigüeñales.

21. DEFORMACIÓN
Es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a la
aplicación de una o más fuerzas sobre el mismo o la
ocurrencia de dilatación térmica.

22. Tipos de deformación
Deformación interna:
La deformación interna puede
clasificarse atendiendo a distintos
criterios. El primero de ellos es la
continuidad: si una deformación
interna no separa ningún par de
puntos materiales que estuvieran
juntos antes de la deformación se
dice que es continua o afín
Deformación continua o afín (arriba)
y discontinua o no afín (abajo).

23. La deformación frágil
(“brittle”) : Es la que
produce rotura.
La deformación dúctil
(“ductile”) : Se realiza sin
que el
cuerpo se fracture.

24. Deformación homogénea :
La deformación homogénea es un
supuesto que se hace para
simplificar el análisis de esfuerzos
de un material que está siendo
deformado plásticamente, ya que
idealiza el proceso de manera que
se facilita la compresión del
proceso.

25. Deformación inhomogenea
la no homogeneidad de la deformación
depende de cuán lejos estén separadas
las dos zonas de deformación, esto se
expresa de una manera mas útil con la
razón h/L, es decir, la relación de la
altura del material con la longitud de
contacto que hay entre la herramienta y
el producto

26. Ley de Hooke
En el diagrama esfuerzo –
deformación, la línea recta indica
que la deformación es directamente
proporcional al esfuerzo en el tramo
elástico, este principio conocido
como la ley de Hooke(véase
Ecuación 3). Asimismo, la proporción
representada por la pendiente de la
recta, es constante para cada
material y se llama módulo de
elasticidad (E), valor que representa
la rigidez de un material.

27. 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.

28. 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.

29. ESFUERZO NORMAL DIRECTO

30. Ejemplo 1
La figura 1-5 muestra un pedestal de soporte diseñado para resistir
cargas. Calcule el esfuerzo en la parte superior del pedestal para una
carga de 27500 lb. La línea de acción de la carga que se aplico esta
centrada en el eje del fuste la carga se aplica a través de una placa gruesa
que distribuye la fuerza a toda la sección transversal del pedestal. Datos:
Carga 27500lb, la carga actua en el centro del pedestal . La sección
transversal es cuadrada de dimencion de 1.5 in de lado.

31. Ejemplo 2
La figura 1-1 muestra dos varillas circulares que soportan una pieza de
fundición que pesa 11.2 KN. Si cada varilla tiene un diámetro de 12.0 mm
de diámetro y ambas comparten por igual la carga. Calcular el esfuerzo en
las varillas.