Este documento describe los conceptos de esfuerzo y deformación de materiales. Explica que la deformación es un cambio en la forma de un cuerpo provocado por una fuerza externa y que existe una relación entre la magnitud del esfuerzo aplicado y la cantidad de deformación resultante. También define los diferentes tipos de esfuerzos como tracción, compresión, cizallamiento, flexión y torsión, así como los tipos de deformaciones elásticas y plásticas. Finalmente, resume que los materiales se deforman bajo carga y su comportamiento puede ser

1. Esfuerzo y deformación
de materiales
Realizado por:
Argenida López C.

2. Introducción
Las Deformaciones del Material pertenecen al grupo de las denominadas
lesiones mecánicas. Son consecuencia de procesos mecánicos, a partir de
fuerzas externas o internas que afectan a las características mecánicas de los
elementos constructivos. En el caso de las deformaciones, son una primera
reacción del elemento a una fuerza externa, al tratar de adaptarse a ella.

3. Esfuerzo y deformación
Esfuerzo
Intensidad de las fuerzas
componentes internas distribuidas que
resisten un cambio en la forma de un
cuerpo.
Esfuerzo = FURZA / Unid. De Área
Tipos básicos
Tensivo - Compresivo - Corte
Deformación
cambio de forma de un cuerpo,
provocado por el esfuerzo, cambio
térmico, de humedad, etc.
Esfuerzo – Deformación
Cambio lineal
Se mide en Unidades de Longitud
Torsión
Ángulo de Deformación

4. Cargas y tipos de carga
Carga: es la fuerza exterior que actúa sobre un cuerpo.
Consecuencias:
Resistencia: es cuando la carga actúa y produce deformación. Es la capacidad de un cuerpo
para resistir una fuerza aun cuando haya deformación.
Rigidez: es cuando la carga actúa y NO produce deformación. Es la capacidad de un cuerpo
para resistir una fuerza sin deformarse .
Tipos de carga:
Carga estática. Se aplica gradualmente desde en valor inicial cero hasta su máximo valor.
Carga dinámica. Se aplica a una velocidad determinada. Pueden ser: Carga súbita, cuando
el valor máximo se aplica instantáneamente; Carga de choque libre, cuando está
producida por la caída de un cuerpo sobre un elemento resistente y Carga de choque
forzado, cuando una fuerza obliga a dos masas que han colisionado a seguir deformándose
después del choque.

5. Diagrama Esfuerzo-Deformación Unitaria

6. Podríamos pensar que la deformación es
siempre un fenómeno negativo, indeseable
por tanto produce esfuerzos y tensiones
internas en el material. La deformación de los
materiales produce mayores niveles de dureza
y de resistencia mecánica, y es utilizado en
algunos aceros que no pueden ser templados
por su bajo porcentaje de carbono. El
aumento de dureza por deformación en un
metal se da fundamentalmente por el
desplazamiento de los átomos del metal sobre
planos
cristalográficos específicos denominados
planos de deslizamiento.

7. Tipos de Deformaciones
Deformación Elástica Deformación Plástica
Se da cuando un sólido se deforma
adquiriendo mayor energía potencial
elástica y, por tanto, aumentando su
energía interna sin que se produzca
Transformaciones termodinámicas
irreversibles. La característica más
importante del comportamiento
Elástico es que es reversible: si se
suprimen las fuerzas que provocan la
deformación el sólido vuelve al estado
inicial de antes de aplicación de
Las cargas.
Aquí existe irreversibilidad; aunque se
retiren las fuerzas bajo las cuales se
produjeron deformaciones elásticas, el
sólido no vuelve exactamente al estado
termodinámico y de deformación que
tenía antes de la aplicación de las mismas.

8. Tipos de esfuerzos

9. 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.
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.
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.
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.
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.

10. Un poste vertical de acero solido, de 25 cm de diámetro y 2.50 m de longitud debe soportar una
carga de 8000 kg. Puede despreciarse el peso del poste, a) ¿A qué esfuerzo se somete el poste? b)
¿Qué deformación sufre? c) ¿Cómo cambia su longitud al aplicarle la carga?

11. Encuentra las tensiones.

12. Calcular las tensiones que soportan los cables en los siguientes sistemas.

13. Una pelota de 100 N suspendida por una
cuerda A es tirada hacia un lado en forma horizontal mediante otra cuerda
B y sostenida de tal forma que la cuerda a forma un ángulo de 30°con el
muro vertical. encuentre las tensiones en las cuerdas A y B.

14. Una varilla metálica de 4.00 m de longitud y área transversal de 0.50 cm² se estira 0.20 cm al
someterse a una tensión de 5000 N. ¿Qué modulo de Young tiene el metal?

15. Conclusión
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. 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.