El documento trata sobre esfuerzo y deformación en materiales. Explica que el esfuerzo es la resistencia que ofrece un área del material ante una carga externa aplicada, y que la deformación es el cambio en la forma o tamaño de un cuerpo debido a esfuerzos internos. También describe diferentes tipos de esfuerzos y deformaciones, y conceptos clave como la ley de Hooke, el módulo de elasticidad y el diagrama esfuerzo-deformación. Por último, incluye ejemplos de problemas relacionados con esfuer

1. INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN- PORLAMAR
INTEGRANTES:
WILMER ZABALA C.I: 25.807.329
14/06/2015
Esfuerzo y deformación

2. ORIGEN:
El origen de la mecánica de materiales data de principios del siglo XVII,
cuando galileo llevo a cabo experimentos para estudiar los efectos de las cargas
en barras y vigas de diversos materiales. Sin embargo, para alcanzar un
entendimiento apropiado de tales efectos fue necesario establecer descripciones
experimentales precisas de las propiedades mecánica de un material.

3. Esfuerzo: Esfuerzo es la resistencia que
ofrece un área del material del que está
hecho un miembro para una carga aplicada
externa
Definición:
Formula:

4. Utilizando el sistema internacional de unidades el esfuerzo
quedaría expresado en pascales ya que el esfuerzo está definido
por la fuerza sobre unidad de área F/A= N/m^2 =Pa
Utilizando el sistema de unidades tradicionales de estados unidos
σf/A= lb/〖pie〗^2 =Psi
Unidades:

5. Prefijo Símbolo del SI factor
giga G 109 = 1 000 000 000
mega M 106
= 1 000 000
Kilo K 103 = 1 000
Mili M 10−3 = 0.001
Micro µ 10−6 = 0. 000 001
nano n 10−9 = 0. 000 000 001
Como estas expresiones pueden ser muy pequeñas y de igual forma puede presentarse cantidades muy grandes se
establecen los siguientes prefijos del SI

6. tipos de esfuerzos
Dependiendo de la forma cómo actúen las fuerzas externas, los
esfuerzos y deformaciones producidos pueden presentarse varios
tipos de esfuerzos.
• Tracción. Hace que se separen entre sí las distintas
partículas que componen una pieza, tendiendo a alargarla.

7. • Compresión: Hace que se aproximen las diferentes partículas de un material, tendiendo a producir
acortamientos o aplastamientos.

8. • 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.

9. • Flexión. Es una combinación de compresión y de tracción.
Mientras que las fibras superiores de la pieza sometida a un
esfuerzo de flexión se alargan, las inferiores se acortan, o
viceversa.

10. • 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.

11. Es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo
debido a esfuerzos internos producidos por una o
más fuerzas aplicadas sobre el mismo o la ocurrencia
de dilatación térmica
Deformación

12. Por definición:
𝛿 =
𝐹∗𝐿
𝐴∗𝐸
= 𝑚
Dónde:
F: fuerza E: Modulo de elasticidad de la barra
L: Longitud
A: área

13. Tipos de deformación:
Dependiendo del tipo de material, el tamaño y la
geometría del objeto, y las fuerzas aplicadas, varios
tipos de deformación pueden resultar. Diferentes
modos de deformación pueden ocurrir en diferentes
condiciones, como se puede describir en base a un
mapa mecanismo de deformación.

14. Deformación plástica, irreversible o permanente
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.

15. Importancia del esfuerzo – deformación
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.

16. Diagrama esfuerzo – deformación
Este diagrama generalizado, es un ejemplo de un
material dúctil, es decir, que el material
fluye después de un cierto punto, llamado punto
de fluencia. La ley de Hooke solo es aplicable
para la zona elástica, que es la zona que está antes
del punto de fluencia, zona donde el material tiene
una relación de proporcionalidad del esfuerzo y la
deformación unitaria.

17. Diagrama esfuerzo - deformación

18. Se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas
dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas. Aunque
es un fenómeno que, sin definición formal, era reconocido desde la
antigüedad, este comportamiento no fue de interés real hasta la Revolución
Industrial, cuando, a mediados del siglo XIX se comenzaron a producir las
fuerzas necesarias para provocar la rotura de los materiales con cargas
dinámicas muy inferiores a las necesarias en el caso estático; y a desarrollar
métodos de cálculo para el diseño de piezas confiables.
Fatiga de materiales

19. Tipos de cargas

21. SEÑALES DE FATIGA
GRIETAS: Se originan en áreas discontinuas como: orificios, transiciones de sección,
chaveteros, cuellos, mangos, curvas, secciones delgadas, etc….
Una pequeña grieta hace que disminuya el área cargada, aumenta la magnitud del esfuerzo,
crece el efecto de concentración de esfuerzos y se extiende rápidamente hasta que falla
repentinamente.

22. La Falla por Fatiga es repentina y total, las señales son microscópicas.
En las Fallas estáticas las piezas sufren una deformación detectable a simple
vista.
Para evitar la falla por fatiga se pueden aumentar considerablemente los
factores de seguridad, pero esto implicaría aumentar ostensiblemente los
costos de fabricación de las piezas.

23. Ley de Hooke
Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo
o tensión en el interior del material que provoca la deformación del
mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales y los
minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo.
Modulo de elasticidad
La relación entre cada uno de los tres tipos de esfuerzo (tensor-normal-
tangencial) y sus correspondientes deformaciones desempeña una función
importante en la rama de la física denominada teoría de elasticidad o su
equivalente de ingeniería, resistencias de materiales. Si se dibuja una gráfica
del esfuerzo en función de la correspondiente deformación, se encuentra que
el diagrama resultante esfuerzo-deformación presenta formas diferentes
dependiendo del tipo de material.

24. Ejercicios:
1) Una barra de acero de 20plg de longitud
y ¼ de plg2 de área, está unida a una barra de
latón de30plg y 7/3 de plg2 de área. Para una
carga P=4000Lbs, determinar el esfuerzo
unitario de cada barra. La elongación total en
el sistema. La deformación unitaria en cada
barra.
Solución:

26. 2) La barra AB es absolutamente rígida y esta soportada por tres varillas, las
varillas extremas son de acero tiene una sección transversal de 3cm2; la
central es de cobre y de una sección de 9cm2, todas las varillas tienen 2.10cm
de longitud e igual separación, el módulo de elasticidad para el acero es de 2.1x
〖10〗^6kg/cm2 y para el cobre 1.2x〖10〗^6kg/cm2, despreciar el peso de la
barra.

27. TAC=PAC
2(0.583PCU)+PCU=12000kg
2.1666PCU=12000kg
PCU=12000kg/2.1666
PCU=5538.63kg
PAC=(0.583)(5538.63kg)
PAC=3230.68kg
σ=5538.63kg/9cm2
σ=615.40 kg/9cm2 para el cobre
σ=3230.68kg/3cm2
σ=1076.89 kg/9cm2 para el acero

28. 3) Dos barras sólidas cilíndricas están soldadas en B como se muestra en la figura.
Encontrar la magnitud de la fuerza P para que los esfuerzos normales en cada
barra sean iguales.