Este documento trata sobre conceptos básicos relacionados con el esfuerzo y la deformación de materiales. Explica que el esfuerzo es la intensidad de las fuerzas internas que resisten un cambio de forma, y que existen tres tipos principales de esfuerzo: tensivo, compresivo y de corte. También define la deformación como el cambio de forma de un cuerpo debido al esfuerzo u otras causas, y explica conceptos como elasticidad, plasticidad, ductilidad, resistencia última y falla, haciendo énfasis en la fract

1. ESFUERZO DE DEFORMACION
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
SANTIAGO MARIÑO
EXTENSIÓN PORLAMAR
AUTOR: MIGUEL SALAZAR
C.I: 22.650.368

2. INTRODUCCION
Es importante para nuestro conocimiento en
general y el desarrollo de nuestra carrera el
conocer sobre la ciencia de los materiales siendo
ventajoso ya que cada uno tiene un
comportamiento distinto, proporcionándonos así
el desarrollo de diseños confiables.

3. QUE ES ESFUERZO
El esfuerzo es 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.

4. DEFORMACION
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
detrusión) entre dos secciones especificadas.

5. 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 (figura 17), su cálculo se
puede realizar mediante la siguiente expresión:
e = e / L (14)
donde,
e : es la deformación unitaria
e : es la deformación
L : es la longitud del elemento

7. ELASTICIDAD
La elasticidad es la propiedad de un objeto o material que causa que sea
restaurado a su forma original, después de la distorsión. Se dice que es más
elástica, si se restablece por sí mismo a su configuración original, de forma
más precisa. Una tira de goma es fácil de estirar, y se ajusta de nuevo hasta
cerca de su longitud original cuando se libera, pero no es tan elástica como
un trozo de cuerda de piano. La cuerda de piano es más difícil de estirar, pero
se dice que es más elástica que la tira de goma, porque retorna a su longitud
original de manera mas precisa. Una cuerda de piano real puede ser
golpeada cientos de veces, sin que se estire suficientemente para llevarla
fuera de tono de forma notable. Un muelle es un ejemplo de objeto elástico
-cuando se estiran, ejerce una fuerza de restauración que tiende a traerlo de
vuelta a su longitud original-. En general, esta fuerza restauradora es
proporcional a la cantidad de estiramiento, como se describe por medio de
la Ley de Hooke.

8. Para cables o volúmenes, la elasticidad se describe
generalmente, en términos de cantidad de deformación
(tensión) resultante de un estiramiento determinado (módulo
de Young). Las propiedades elásticas de los volúmenes de
materiales describe la respuesta de los materiales a los cambios
de presión.
Ley de Hooke
Una de las propiedades de la elasticidad es que se necesita dos
veces la fuerza, para estirarlo dos veces la longitud. A esa
dependencia lineal del desplazamiento sobre la fuerza de
elasticidad, se le llama ley de Hooke.

10. LA RESISTENCIA ÚLTIMA
Lo que nos determina la resistencia última es el esfuerzo
máximo al que puede resistir un material, cada material
varia la resistencia debido a su composición o características.
En el diagrama mostrado en la parte inferior se muestra
gráficamente la resistencia a la tensión al máximo esfuerzo
que un material es capaz de desarrollar, diagrama entre
esfuerzo y deformación para un metal dúctil y un metal no
dúctil cargado hasta la ruptura por tensión:

11. La resistencia a la compresión es el máximo esfuerzo de
compresión que un material es capaz de desarrollar. Con un
material quebradizo que falla en compresión por ruptura, la
resistencia a la compresión posee un valor definido.

12. En el diagrama esfuerzo deformación se muestra
esquemáticamente la dureza, la cual es una medida de la
resistencia a indentación superficial o a la abrasión, puede,
en términos generales, considerarse como una función del
esfuerzo requerido para producir algún tipo especificado de
deformación superficial. La dureza se expresa simplemente
como un valor arbitrario, tal como la lectura de la báscula
del instrumento particular usado.

13. LA PLASTICIDAD
La plasticidad es la propiedad mecánica de un material anelástico,
natural, artificial, biológico o de otro tipo, de deformarse
permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a
tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de
su límite elástico.
En los metales, la plasticidad se explica en términos de
desplazamientos irreversibles de dislocaciones. El comportamiento
perfectamente plástico es algo menos frecuente, e implica la
aparición de deformaciones irreversibles por pequeña que sea la
tensión, la arcilla de modelar y la plastilina se aproximan mucho a
un comportamiento perfectamente plástico. Otros materiales
además presentan plasticidad con endurecimiento y necesitan
esfuerzos progresivamente más grandes para aumentar su
deformación plástica total. E incluso los comportamientos
anteriores puden ir acompañados de efectos viscosos, que hacen
que las tensiones sean mayores en casos de velocidades de
deformación altas, dicho comportamiento se conoce con el nombre
de visco-plasticidad.

15. DUCTILIDAD
La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales,
como las aleaciones metálicas o materiales asfálticos, los cuales
bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente
sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos de dicho
material. A los materiales que presentan esta propiedad se les
denomina dúctiles. Los materiales no dúctiles se califican como
frágiles. Aunque los materiales dúctiles también pueden llegar a
romperse bajo el esfuerzo adecuado, esta rotura sólo sucede tras
producirse grandes deformaciones.

17. QUE ES FALLA:es un defecto que en un momento determinado ocasiona la
interrupción de un cuerpo o componente
FALLA MECANICA DE LOS METALES: El ingeniero cuando diseña sus productos lo
hace de manera que no sean propensos a fallar. De cualquier forma, las fallas
ocurren a veces porque las condiciones de servicio han sido más severas que lo
previsto. Ejemplo: los postes de alumbrado no están y probablemente no deben
ser, diseñados para resistir el impacto de un auto. A veces la falla sigue a un
deterioro del servicio.
Finalmente, a veces ocurre una falla porque el control de calidad no fue 100%
perfecto durante el procedimiento del metal. Cualquiera q sea la causa de la
falla, el ing, puede controlarla y/o prevenirla mejor si entiende sus causas y
naturaleza. Los detalles de diseño y control de una falla en un metal deben ser
presentados por necesidad en texto cuyo objetivo específico está centrado en
esa clase de problemas.
DENTRO DE LA FALLA MECANICA DE LOS METALES TENEMOS:
FRACTURA Y FATIGA
FRACTURA:ALGUNOS METALES SE ROMPEN CON UNA PEQUEÑA DEFORMACION
PLASTICA E INCLUSIVE EN AUSENCIA DE ELLA. OTROS TIENEN SUFICIENTE
DUCTILIDAD PARA DEFORMARSE CONSIDERABLEMENTE ANTES DE QUE OCURRA
UNA FALLA FINAL ABRUPTA.

18. Tipos de fractura
Fractura frágil: esta ocurre en ocasiones especiales a temperaturas
normales, y un poco más comúnmente a temperaturas más elevadas, un
metal puede tener una ductilidad de 100% en reducción de A, esto es la
deformación plástica continua y no ocurre fractura antes de completar la
ruptura. (se caracteriza por presentar una apariencia brillante a simple
vista al mover la pieza en la mano)
Fractura dúctil: cuando ocurre una fractura dúctil, una inspección puede
revelar la falla en proceso antes que ocurra la fractura final. Bajo muchas
condiciones se puede hacer algo para corregirlo. La energía es consumida
por la fractura dúctil. De esta manera la energía que acompaña al ocurrir la
falla por impacto puede disiparse. (se caracteriza por presentar una
apariencia opaca, los bordes de la pieza se deforman plásticamente,
presentan cavidades en su superficie)
FATIGA: EL HOMBRE SIEMPRE HA ESTADO CONSCIENTE QUE CIERTOS
MATERIALES FALLAN SI CONTINUAN EN SERVICIO POR UN TIEMPO MUY
PROLONGADO. LAS PERSONAS AUTORIZADAS SUPONIAN QUE EL METAL SE
“CANSABA”, DE MANERA QUE EMPEZARON HABLAR DE: FALLAS POR
FATIGA.

19. El tipo mas conocido de fatiga ocurre al aplicar esfuerzos ciclicos. Nos damos
cuenta de que una lamina delgada puede romperse si la doblamos
repetidamente hacia atrás y hacia adelante.
La fatiga se desarrolla porque cada ciclo produce minusculas deformaciones q
no son del todo recuperables..
CLASIFICACION DE LAS FALLAS
DEBIDO AL PROCESO DE FABRICACION:
COMPOSICION QUIMICA DE LA PIEZA
FUNDICION, SOLDADURA, TRATAMIENTO TERMICO, MECANICO.
DEBIDO AL DISEÑO:
CONCENTRACION DE ESFUERZO LOCALIZADO
GEOMETRIA DE LA PIEZA
ALTA TEMPERATURA
DEBIDO AL DETERIORO DURANTE LAS CONDICIONES DE SERVICIO:
BAJO MANTENIMIENTO
OXIDACION (CHOQUE TERMICO)
SOBRE CARGAS