El documento describe los diferentes tipos de esfuerzos y deformaciones que pueden ocurrir en un material. Explica que existen tres tipos principales de esfuerzos: tensión, compresión y corte. También describe las deformaciones elásticas y plásticas que un material puede experimentar cuando se aplica un esfuerzo. Además, introduce conceptos clave como módulo de elasticidad y límite de elasticidad.

1. Realizado por:
Johan Moya
C.I.: 24.108.194

2. El esfuerzo se define 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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. En los ensayos de torsión se acostumbra
medir la deformación cómo un ángulo de torsión (en ocasiones llamados
destrusión) entre dos secciones especificadas.
Cuando la deformación se define como el cambio por unidad de longitud en una
dimensión lineal de un cuerpo, el cual va acompañado por un cambio de esfuerzo,
se denomina deformación unitaria debida a un esfuerzo. Es una razón o numero no
dimensional, y es, por lo tanto, la misma sin importar las unidades expresadas, su
cálculo se puede realizar mediante la siguiente expresión:
e = e / L
donde,
e : es la deformación unitaria
e : es la deformación
L : es la longitud del elemento

7. Plástica: También llamada como irreversible o permanente. Es el 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.
Elástica: También llamada reversible o no permanente. El cuerpo recupera su forma
original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. En este tipo de
deformación, el sólido, al variar su estado tensional y aumentar su energía interna en
forma de energía potencial elástica, solo pasa por cambios termodinámicos reversibles.

8. 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.

9. Las vigas o arcos son elementos estructurales pensados para
trabajar predominantemente en flexión. Geométricamente
son prismas mecánicos cuya rigidez depende, entre otras
cosas, del momento de inercia de la sección transversal de las
vigas. Existen dos hipótesis cinemáticas comunes para
representar la flexión de vigas y arcos:
Hipótesis de Navier-Euler-
Bernouilli.
Hipótesis de Timoshenko

10. “Cuando se trata de deformar un sólido, este se opone a la deformación,
siempre que ésta no sea demasiado grande”
Hooke estableció la ley fundamental que relaciona la fuerza aplicada y la
deformación producida. Para una deformación unidimensional, la Ley de
Hooke se puede expresar matemáticamente así:
퐹 = −푘 ∗ 푋
• K es la constante de proporcionalidad o de elasticidad.
• 푋 es la deformación, esto es, lo que se ha comprimido o estirado a partir del
estado que no tiene deformación. Se conoce también como el alargamiento
de su posición de equilibrio.
• 퐹 es la fuerza resistente del sólido.
• El signo ( - ) en la ecuación se debe a la fuerza restauradora que tiene
sentido contrario al desplazamiento. La fuerza se opone o se resiste a la
deformación.
• Las unidades son: Newton/metro (New/m) – Libras/pies (Lb/p).
Nota: Si el sólido se deforma mas allá de un cierto punto, el cuerpo no
volverá a su tamaño o forma original, entonces se dice que ha adquirido una
deformación permanente.

11. 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.

12. En la primera parte de la curva el esfuerzo y la deformación son proporcionales
hasta alcanzar el punto H , que es el límite de proporcionalidad . El hecho de
que haya una región en la que el esfuerzo y la deformación son proporcionales,
se denomina Ley de Hooke .
De H a E , el esfuerzo y la deformación son proporcionales; no obstante, si se
suprime el esfuerzo en cualquier punto situado entre O y E, la curva recorrerá el
itinerario inverso y el material recuperará su longitud inicial.
En la región OE , se dice que el material es elástico o que presenta
comportamiento elástico, y el punto E se denomina límite de elasticidad o
punto cedente. Hasta alcanzar este punto, las fuerzas ejercidas por el material
son conservativas; cuando el material vuelve a su forma original, se recupera el
trabajo realizado en la producción de la deformación. Se dice que la
deformación es reversible.

13. La rigidez tiene que ver con la deformabilidad relativa de un material
bajo carga. Se le mide por la velocidad del esfuerzo con respecto a la
deformación. Mientras mayor sea el esfuerzo requerido para producir una
deformación dada, más rígido se considera que es el material.
Bajo un esfuerzo simple dentro del rango proporcional, la razón entre el
esfuerzo y la deformación correspondiente es denominada módulo de
elasticidad (E). Existen tres módulos de elasticidad: el módulo en tensión,
el módulo en compresión y el módulo en cortante. Bajo el esfuerzo de
tensión, esta medida de rigidez se denomina módulo de Young; bajo corte
simple la rigidez se denomina módulo de rigidez. En términos del
diagrama de esfuerzo y deformación, el módulo de elasticidad es la
pendiente del diagrama de esfuerzo y deformación en el rango de la
proporcionalidad del esfuerzo y la deformación

14. La falla puede considerarse como la alteración del
comportamiento característico de acuerdo con alguna
propiedad física básica. Por ejemplo, el es forzamiento
o deformación de un material más allá del límite
elástico, es decir sin recuperación de su forma o
longitud original. A nivel macroescalar la falla puede
concebirse como el grado de deformación qué sea
excesivo en relación con el desempeño aceptable de un
miembro de alguna estructura o máquina.

15. Las propiedades mecánicas de los materiales nos permiten diferenciar un
material de otro ya sea por su composición, estructura o comportamiento ante
algún efecto físico o químico, estas propiedades son usadas en dichos materiales
de acuerdo a algunas necesidades creadas a medida que ha pasado la historia,
dependiendo de los gustos y propiamente de aquella necesidad en donde se
enfoca en el material para que este solucione a cabalidad la exigencia creada.

16. En los elementos de máquinas se debe estudiar las deformaciones unitarias y
desplazamiento de estructuras y sus componentes debido a las cargas que
actúan sobre ellas, así entonces nos basaremos en dicha materia para saber
de que se trata cada uno de estos efectos físicos, aplicados en diferentes
estructuras, formas y materiales. Esta es la razón por la que los elementos de
máquina conjuntamente con la mecánica de los materiales es una disciplina
básica, en muchos campos de la ingeniería, entender
el comportamiento mecánico es esencial para el diseño seguro de todos los
tipos de estructuras.
Cabe destacar que, la ley de Hooke es de vital importancia en la ciencia
e ingeniería de materiales, por tanto permite relacionar en una sola ecuación
solo dos variables (el esfuerzo aplicado y la deformación unitaria) y de esta
manera generalizar el cálculo de la deformación tanto para piezas de enormes
dimensiones como para simples probetas.

17. Efecto generado en el material debido a la aplicación de cargas dinámicas
cíclicas. Los esfuerzos son variables, alternantes o fluctuantes. La gran cantidad
de repetición de esfuerzos conducen a la falla por fatiga del elemento, así el
Máximo esfuerzo calculado esté dentro del límite permisible.

19. 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

20. Los efectos de la aplicación de una carga de torsión a
una barra son:
• Producir un desplazamiento angular de la sección de un extremo
respecto al otro.
• Originar tensiones cortantes en cualquier sección de la barra
perpendicular a su eje.

21. 1. La palanca está unida a la flecha empotrada por medio de un pasador
cónico que tiene un diámetro medio de 6mm. Si se aplica un par a la
palanca, determine el esfuerzo cortante promedio en el pasador, entre el
pasador y la palanca.
2. La viga rígida está soportada por un pasador en A y por los alambres BD y
CE. Si la carga P sobre la viga ocasiona que el extremo C se desplace 10mm
hacia abajo, determine la deformación unitaria normal desarrollada en los
alambres CE y BD.

22. 3.

23. 1.
+↺ Σ푀0 = 0; 퐹 12 − 20 500 = 0; 퐹 = 833,33 푁
휏푎푣푔 =
푉
퐴
=
833,33
휋
6
4
1000
2 = 29,5 푀푃푎

24. Δ퐿퐵퐷
3
=
Δ퐿퐶퐸
7
Δ퐿퐵퐷 =
3(10)
7
= 4,286 푚푚
휀퐶퐸 =
Δ퐿퐶퐸
퐿
=
10
4000
= 0, 00250 푚푚/푚푚
휀퐵퐷 =
Δ퐿퐵퐷
퐿
=
4,286
4000
= 0, 00107 푚푚/푚푚
2.

25. 3.