Este documento resume conceptos clave relacionados con esfuerzo y deformación en ingeniería mecánica. Explica que el esfuerzo es la fuerza por unidad de área y que existen esfuerzos normales y cortantes. También define la deformación como el cambio de forma o tamaño de un cuerpo debido a una fuerza y describe los tipos de deformación elástica y plástica. Por último, resume el ensayo de tracción para medir las propiedades de los materiales y sus respuestas a diferentes niveles de esfuerzo.

1. INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO SANTIAGO MARIÑO
EXTENSION PORLAMAR
MATERIA: ELEMENTO DE MAQUINA
E S F U E R Z O Y D E F O RMA C IO N
R e a l i z a d o p o r :
J e n n i s R e n g e l
C I : 2 2 . 8 9 0 . 1 3 3
P r o f e s o r : I n g . J u l i a n C a r n e i r o

2. ESFUERZO
En física e ingeniería, se denomina tensión mecánica al valor de la distribución de fuerza por unidad de
área en el entorno de un punto material dentro de un cuerpo material o medio continuo . Un caso
particular es el de tensión uniaxial . A la que se le llama también esfuerzo simple, es la fuerza por
unidad de área que soporta un material, que se denota con la σ.
σ = Esfuerzo o fuerza por unidad de área (valor medio).
P =Carga aplicada.
A = Área de sección transversal

3. SECCIÓN TRANSVERSAL
La expresión σ = P/A representa el esfuerzo promedio en toda la sección transversal “A”Es decir que en la
sección transversal A existen puntos en donde el esfuerzo σ es mayor y existen puntos en donde el
esfuerzo σ es menor. Siendo las unidades [Pa] (pascal = [N/m²]), [MPa] = 10 6
[Pa] (y también [kp/cm²]).La situación anterior puede extenderse a situaciones más complicadas con fuerzas
no distribuidas uniformemente en el interior de un cuerpo de geometría más o menos compleja. En ese
caso la tensión mecánica no puede ser representada por un escalar. Considerando la figura de
la izquierda tenemos: σ
es constante en todos los puntos de la sección transversal. Entonces, una expresión más exacta del
esfuerzo en cualquier punto de la sección A sería: σ = dP/dA

4. ESFUERZOS NORMALES AXIALES
Son los esfuerzos internos o resultantes 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.

5. ESFUERZO CORTANTE
El esfuerzo cortante, de corte, de cizalla o de cortadura es el esfuerzo interno o resultante de las tensiones
paralelas a la sección transversal de un prisma mecánico como por ejemplo una viga o un pilar. Se
designa variadamente como T, V o Q.
Este tipo de solicitación formado por tensiones paralelas está directamente asociado a la tensión cortante.
Para una pieza prismática se relaciona con la tensión cortante mediante la relación:

6. DEFORMACIÓN
Es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a la aplicación
de una o más fuerzas sobre el mismo o la ocurrencia de dilatación térmica.
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. La Deformación Unitaria
se obtiene dividiendo el cambio en la longitud = L – Lo entre la longitud
inicial.

7. ENSAYO DE TRACCIÓN
El ensayo de tracción' o ensayo a la tensión de un material consiste en someter a una probeta normalizada
a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo
mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de
deformación en un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas (ε = 10–4 a 10–2 s–1).
En un ensayo de tracción pueden determinarse diversas características de los materiales elásticos:
 Estricción
 Modulo de Elasticidad
 Coeficiente de poisson
 Limite de proporcionalidad
 Limite de fluencia
 Limite elástico
 Carga de rotura
 Alargamiento de rotura Probeta de cobre durante el ensayo de tracción. Probeta de cobre fracturada después del ensayo
de tracción.

8. TIPOS DE DEFORMACIÓN
 Deformaciones elásticas:
Las deformaciones se reparten a lo largo de la probeta, son de pequeña magnitud y, si se retirara la carga
aplicada, la probeta recuperaría su forma inicial. El coeficiente de proporcionalidad entre la tensión y la
deformación se denomina módulo de elasticidad o de Young y es característico del material. Así, todos los
aceros tienen el mismo módulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes. La
tensión más elevada que se alcanza en esta región se denomina límite de fluencia y es el que marca la
aparición de este fenómeno. Pueden existir dos zonas de deformación elástica, la primera recta y la
segunda curva, siendo el límite de proporcionalidad el valor de la tensión que marca la transición entre
ambas. Generalmente, este último valor carece de interés práctico y se define entonces un límite elástico
(convencional o práctico) como aquél para el que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%,
0,1%, etc.). Se obtiene trazando una recta paralela al tramo proporcional (recto) con una deformación inicial
igual a la convencional.

9. TIPOS DE DEFORMACIÓN
 Deformaciones plásticas: si se retira la carga aplicada en dicha zona, la
probeta recupera sólo parcialmente su forma quedando deformada
permanentemente. Las deformaciones en esta región son más acusadas que
en la zona elástica.

10. TIPOS DE DEFORMACIÓN
 Comportamiento viscoso: que se produce cuando la velocidad de
deformación entra en la ecuación constitutiva, típicamente para deformar con
mayor velocidad de deformación es necesario aplicar más tensión que para
obtener la misma deformación con menor velocidad de deformación pero
aplicada más tiempo. Aquí se pueden distinguir los siguientes modelos.
 Visco-elástico, en que las deformaciones elásticas son reversibles. Para
velocidades de deformaciones arbitrariamente pequeñas este modelo tiende
a un modelo de comportamiento elástico.
 Visco-plástico, que incluye tanto el desfasaje entre tensión y deformación por
efecto de la viscosidad como la posible aparición de deformaciones plásticas
irreversibles.

11. DIAGRAMA DE ESFUERZO Y DEFORMACIÓN

12. EJERCICIOS

13. EJERCICIOS

14. EJERCICIOS

15. EJERCICIOS

16. EJERCICIOS

17. EJERCICIOS