Este documento describe los conceptos de esfuerzo y deformación. Define el esfuerzo como la intensidad de las fuerzas internas en un cuerpo y la deformación como el cambio de forma de un cuerpo debido a una fuerza aplicada. Explica la ley de Hooke, que establece una relación proporcional entre el esfuerzo y la deformación elástica de un material. También describe los diferentes tipos de esfuerzo y deformación, y la importancia de estudiar el comportamiento mecánico de los materiales.

1. ESFUERZO
Y
DEFORMACIÒN
REALIZADO POR:
Ricoveri Kamila.
ASIGNATURA:
Elementos de
Maquinas.

2. INTRODUCCION
El esfuerzo se basa en el área de sección original, sin tener en
cuenta los cambios en el área debidos a la carga aplicada. Esto
a veces se denomina esfuerzo convencional o de ingeniería. El
esfuerzo verdadero es igual a la carga dividida por el área de
sección instantánea en la que actúa.
Cualquier fuerza externa que se aplique sobre un material causa
su deformación. Para el caso de una fuerza en tensión, el
material se alarga en el sentido de aplicación de la fuerza, y se
acorta en la dirección transversal a la fuerza aplicada.
Para estudiar el comportamiento mecánico de los materiales, se
recurre a la experimentación sometiendo a los mismos a
esfuerzos progresivos y registrando la deformación resultante.
La proporcionalidad entre el esfuerzo y la deformación en el
tramo de la ley de Hooke permite definir el módulo de
Young o módulo de elasticidad.

3. ESFUERZO
Se define aquí como la intensidad de las fuerzas componentes
internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un
cuerpo.
Es la intensidad de las fuerzas internas que actúan sobre un
plano dado y es la respuesta que ofrece el material a las cargas
aplicadas.
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.
P
ζ =------
A
Donde: P =Fuerza axial;

4. Características del Esfuerzo
El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades de
área, en el sistema internacional (SI) la fuerza es en
Newton (N) y el área en metros cuadrados (m2), el
esfuerzo se expresa por N/m2 o pascal (Pa). Esta unidad
es pequeña por lo que se emplean múltiplos como el es el
kilopascal (kPa), megapascal (MPa) o gigapascal (GPa).
En el sistema americano, la fuerza es en libras y el área en
pulgadas cuadradas, así el esfuerzo queda en libras sobre
pulgadas cuadradas (psi). Particularmente en Venezuela la
unidad más empleada es el kgf/cm2 para denotar los
valores relacionados con el esfuerzo.

5. El esfuerzo normal (esfuerzo axil o axial) es
el esfuerzo interno o resultante de las tensiones
perpendiculares (normales) a la sección
transversal de un prisma mecánico. Este tipo de
solicitación formado por tensiones paralelas está
directamente asociado a la tensión normal.
Carga Axial. Es aquella que actúa a través del eje
del cuerpo y puede actuar a:
- Tensión.
- Compresión.
Esta carga produce un esfuerzo normal ( ζ ) y una
deformación (δ).

6. TIPOS DE ESFUERZO.
Las cargas que tienen que soportar las
estructuras producen en sus elementos
fuerzas que tratan de deformarlos
denominadas esfuerzos.
 Compresión. Se produce cuando
aplicamos dos fuerzas de igual magnitud,
misma dirección y sentidos opuestos sobre un
cuerpo, de forma tal que éste tiende a
acortarse, a disminuir su longitud.
 2. Tracción. Se produce cuando aplicamos
dos fuerzas de igual magnitud, misma
dirección y sentidos opuestos sobre un cuerpo,
de forma tal que éste tiende a alargarse, a
aumentar su longitud.

7.  3. Flexión. Se produce cuando aplicamos una fuerza
vertical sobre un cuerpo resistente horizontal de forma tal
que el cuerpo tiende a doblarse, a curvarse. La flexión es
una mezcla de tracción y compresión, las fibras superiores
se acortan (compresión) y las inferiores se alargan
(tracción). Si unas fibras se acortan y otras se alargan,
alguna, por fuerza, ha de mantener sus dimensiones
originales. La fibra cuya longitud no varía se
denomina fibra neutra.
 4. Cortadura. Se produce cuando aplicamos dos
fuerzas perpendiculares al cuerpo de forma que las
partículas de éste tienden a deslizarse y el objeto se corta.
 5. Pandeo. Se produce cuando aplicamos una fuerza
sobre un objeto esbelto, delgado (muy largo en relación
con su sección) y el cuerpo se arquea y flexiona.
 6. Torsión. Se produce cuando las fuerzas aplicadas
tienden a hacer girar el objeto o a retorcerlo.

8. DEFORMACION
Es todo cambio en sus dimensiones que sufre un cuerpo bajo
efectos externos.
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 entre dos secciones especificadas.
Matemáticamente la deformación sería:
ε = δ
L

9. Características de la
deformaciónTanto para la deformación unitaria como para el tensor
deformación se puede descomponer el valor de la
deformación en:
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. La
deformación plástica es lo contrario a la deformación
reversible.

10. Deformación elástica, 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.

11. La magnitud más simple para medir la deformación es lo
que en ingeniería se llama deformación
axial o deformación unitaria se define como el cambio
de longitud por unidad de longitud.
Donde es la longitud inicial de la zona en estudio y la
longitud final o deformada. Es útil para expresar los
cambios de longitud de un cable o un prisma mecánico.
En la Mecánica de sólidos deformables la deformación
puede tener lugar según diversos modos y en diversas
direcciones, y puede además provocar distorsiones en la
forma del cuerpo, o, en esas condiciones la deformación
de un cuerpo se puede caracterizar por un tensor.

12. La deformación es un proceso termodinámico en el que
la energía interna del cuerpo acumula energía potencial
elástica. A partir de unos ciertos valores de la
deformación se pueden producir transformaciones del
material y parte de la energía se disipa en forma de
plastificado, endurecimiento, fractura o fatiga del
material.

13. Origen Del estudio del esfuerzo
y Deformación
Fue Robert Hooke (1635-1703), físico-matemático,
químico y astrónomo inglés, quien primero demostró el
comportamiento sencillo relativo a la elasticidad de un
cuerpo. Hooke estudió los efectos producidos por las
fuerzas de tensión, observó que había un aumento de la
longitud del cuerpo que era proporcional a la fuerza
aplicada.

14. 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:
F = - kX
• K es la constante de proporcionalidad o de elasticidad.
• 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.
• 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).

15. La ley de fuerza para el resorte es la Ley de Hooke.
Conforme el resorte está estirado (o comprimido) cada vez
más, la fuerza de restauración del resorte se hace más
grande y es necesario aplicar una fuerza mayor. Se
encuentra que la fuerza aplicada F es directamente
proporcional al desplazamiento o al cambio de longitud del
resorte.
Esta ley comprende numerosas disciplinas, siendo utilizada
en ingeniería y construcción, así como en la ciencia de los
materiales. Ante el temor de que alguien se apoderara de su
descubrimiento.

16. IMPORTANCIA DE ESTUDIO
Cada material tiene unas propiedades mecánicas
definidas (elasticidad, plasticidad, maleabilidad, dureza,
etc.), entre ellas la que nos atañe en un primer
momento, es la Resistencia Mecánica. El análisis de la
Resistencia de Materiales se ocupa del estudio de los
efectos causados por la acción de las cargas externas
que actúan sobre un sistema deformable. Propiedades
mecánicas de los materiales: cuando una fuerza actúa
sobre un cuerpo, se presentan fuerzas resistentes en
las fibras del cuerpo llamadas fuerzas internas. Fuerza
interna es la resistencia interior de un cuerpo a una
fuerza externa.

17. La elaboración del estudio de un diagrama de
esfuerzo-deformación unitaria varia de un material
a otro, (incluso se haría necesario incluir otras
variables como la temperatura y la velocidad de
aplicación de la carga), sin embargo es posible
distinguir algunas características comunes entre
los diagramas esfuerzo-deformación de distintos
grupos de materiales.

18. CONCLUSION
El comportamiento general de los materiales bajo carga
se puede clasificar como dúctil o frágil según que el
material muestre o no capacidad para sufrir
deformación plástica. Los materiales dúctiles exhiben
una curva Esfuerzo - Deformación que llega a su
máximo en el punto de resistencia a la tensión. En
materiales más frágiles, la carga máxima o resistencia
a la tensión ocurre en el punto de falla. En materiales
extremadamente frágiles, como los cerámicos, el
esfuerzo de fluencia, la resistencia a la tensión y el
esfuerzo de ruptura son iguales.
La deformación elástica obedece a la Ley de Hooke La
constante de proporcionalidad E llamada módulo de
elasticidad o de Young, representa la pendiente del
segmento lineal de la gráfica Esfuerzo - Deformación, y
puede ser interpretado como la rigidez, o sea, la
resistencia del material a la deformación elástica. En la
deformación plástica la Ley de Hooke deja de tener
validez.