Este documento trata sobre conceptos básicos de resistencia de materiales como esfuerzo, deformación, elasticidad, plasticidad, fatiga y torsión. Explica que el esfuerzo se define como la intensidad de fuerzas internas que resisten un cambio de forma, y que existen diferentes tipos como tensión, compresión y corte. También cubre temas como la relación entre esfuerzo y deformación, los diferentes tipos de estados de esfuerzo, y las propiedades mecánicas de los materiales como la elasticidad, plasticidad y fatiga.

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN PORLAMAR
ELEMENTO DE MAQUINAS
REALIZADO POR:
VALERIO, JOSEANGEL
C.I: 23.591.251
PORLAMAR, JUNIO DEL 2015

2. INTRODUCCION
 El uso de los materiales en las obras de ingeniería hace
necesario el conocimiento de las propiedades físicas de
aquellos, y para conocer estas propiedades es necesario
llevar a cabo pruebas que permitan determinarlas.
Organismos como la ASTM (American Society for Testing and
Materials) Estados Unidos , o el ICONTEC en Colombia, se
encargan de estandarizar las pruebas; es decir, ponerles
Limites dentro de los cuales es significativo realizarlas, ya que
los resultados dependen de la forma y el tamaño de las
muestras, la velocidad de aplicación de las cargas, la
temperatura y de otras variables

3. ESFUERZO
 El esfuerzo se define aquí 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.

4. COMPONENTES DEL ESFUERZO
 Los esfuerzos originados por fuerzas de superficie son
también magnitudes de tipo vectorial que se pueden
descomponer y componerse como tales. En el caso general,
un vector esfuerzo que actúa sobre un plano lo hace en forma
oblicua a él. Un esfuerzo que actué perpendicularmente a un
plano se denomina esfuerzo normal, y uno que actué
paralelamente a un plano se denomina esfuerzo de cizalla.

5. ESTADO DE ESFUERZO, EL TENSOR DE
ESFUERZO Y EL ELIPSOIDE DE ESFUERZO
 Se define como estado de esfuerzo al conjunto de los infinitos vectores esfuerzo que
actúan sobre los infinitos planos que pasan por un punto en un instante dado. Esto no
es ya una magnitud vectorial, sino una cantidad física compuesta de una infinidad de
vectores y se denominan tensor de segundo orden.
 Los tensores son cantidades físicas que expresan diferentes cosas. Los tensores de
orden cero, representan escalares. Los de primer orden representan vectores en el
espacio. Donde el modulo expresa la intensidad y dos argumentos ó ángulos que
forma con dos de los ejes coordenados en el espacio. Los tensores de segundo orden
generalmente representan infinitos vectores y expresan una propiedad que permite
establecer una relación entre dos vectores. Normalmente, un tensor de segundo
orden necesita de 9 cantidades o componentes para ser definido. Para definir
espacialmente al tensor de esfuerzo se eligen los tres planos perpendiculares a cada
uno de los tres ejes cartesianos de coordenadas, y se escogen en cada plano tres
componentes del vector esfuerzo que actúa sobre él: la componente normal y dos
componentes de cizalla que actúan según las direcciones paralelas a los ejes de
coordenadas paralelas al plano

7. CLASES DE ESTADOS DE ESFUERZO.
 Estado de esfuerzos uniaxial.- Sólo existe un esfuerzo
principal. La figura geométrica que lo representa es un par de
flechas de igual magnitud y sentidos opuestos.
 Estado de esfuerzos biaxial.- Sólo existen dos esfuerzos
principales, por ejemplo σ1 y σ2. La figura que los representa
en este caso es, en el caso general una elipse, formada por
las puntas de todos los vectores, si éstos son tensiónales, ó
por el extremo de las colas si estos son compresivos
 Estado de Esfuerzos Triaxial.- Existen tres esfuerzos
principales σ1, σ2, σ3 diferentes de cero. La figura que
representa en este caso particular es un elipsoide, salvo que
σ1 sea compresivo y σ2 tensiónal, en cuyo caso no puede
hablarse de elipsoide de esfuerzo, aunque sí de estado y de
tensor de esfuerzos.

8. LA RESISTENCIA ÚLTIMA
 El término resistencia última está relacionado con el esfuerzo
máximo que un material puede desarrollar. La resistencia a la
tensiones el máximo esfuerzo de tensión que un material es
capaz de desarrollar. La imagen a continuacion muestra,
esquemáticamente, las relaciones entre esfuerzo y
deformación para un metal dúctil y un metal no dúctil cargado
hasta la ruptura por tensión:

9. DEFORMACIÓN
 Definimos deformación como cualquier cambio en la posición o en
las relaciones geométricas internas sufrido por un cuerpo como
consecuencia de la aplicación de un campo de esfuerzos y
explicamos que una deformación puede constar de hasta cuatro
componentes: translación, rotación, dilatación y distorsión. En el
caso general, una deformación las incluye a todas, pero
deformaciones particulares pueden constar de tres, dos o una de las
componentes.

10. RELACIÓN ENTRE EL ESFUERZO Y LA
DEFORMACIÓN.
 la deformación se define como cualquier cambio en la
posición o en las relaciones geométricas internas sufridas por
un cuerpo siendo consecuencia de la aplicación de un campo
de esfuerzos, por lo que se manifiesta como un cambo de
forma, de posición, de volumen o de orientación. puede tener
todos estos componentes, cuando esto ocurre se dice que la
deformación es total.

11. DIAGRAMA ESFUERZO –
DEFORMACIÓN
el diseño de elementos estructurales implica determinar la resistencia y rigidez del material
estructural, estas propiedades se pueden relacionar si se evalúa una barra sometida a una fuerza
axial para la cual se registra
simultáneamente la fuerza aplicada y el alargamiento producido. estos valores permiten
determinar el esfuerzo y la deformación que al graficar originan el denominado diagrama de
esfuerzo y deformación.
los diagramas son similares si se trata del mismo material y de manera general permite agrupar
los materiales dentro de dos categorías con propiedades afines que se denominan materiales
dúctiles y materiales frágiles. Los diagramas de materiales dúctiles se caracterizan por ser
capaces de resistir grandes deformaciones antes de la rotura,
mientras que los frágiles presenta un alargamiento bajo cuando llegan al punto de ruptura .

12. ELASTICIDAD
 En física el término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos
materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran
sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si
estas fuerzas exteriores se eliminan.
La elasticidad es estudiada por la teoría de la elasticidad, que a su vez es
parte de la mecánica de los sólidos deformables. La teoría de la elasticidad
(TE) como la mecánica de sólidos (MS) deformables describe cómo un
sólido (o fluido totalmente confinado) se mueve y deforma como respuesta a
fuerzas exteriores

13. PLASTICIDAD
 La plasticidad es la propiedad mecánica de un material
anelastico, natural, artificial, biológico o de otro tipo, de
deformación permanente e irreversiblemente cuando se
encuentra sometido a tenciones por encima de su
rango elástico, es decir, por encima de su limite elástico.
En los metales, la plasticidad se explica en términos de
desplazamientos irreversibles de dislocaciones

14. LEY DE ELASTICIDAD DE HOOKE
 En física, la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke,
originalmente formulada para casos de estiramiento
longitudinal, establece que el alargamiento unitario que
experimenta un material elástico es directamente proporcional
a la fuerza aplicada sobre el mismo :

15. FATIGA
 Eningenieria y, en especial, en ciencia de los materiales, la fatiga de materiales
se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas
dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas. Aunque
es un fenómeno que, sin definición formal, era reconocido desde la antigüedad,
este comportamiento no fue de interés real hasta la Revolución Industrial,
cuando, a mediados del siglo xx se comenzaron a producir las fuerzas
necesarias para provocar la rotura de los materiales con cargas dinámicas muy
inferiores a las necesarias en el caso estático; y a desarrollar métodos de
cálculo para el diseño de piezas confiables. Este no es el caso de materiales de
aparición reciente, para los que es necesaria la fabricación y el ensayo de
prototipos.

16. TORSIÓN
 En ingeniería, torsión 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.
La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva
paralela al eje de la pieza deja de estar contenida en el plano
formado inicialmente por las dos curvas. En lugar de eso una curva
paralela al eje se retuerce alrededor de él

17. TIPOS DE TORSIÓN
 Torsión de Saint-Venant pura.
La teoría de la torsión de Saint-Venant es aplicable a piezas prismáticas de gran inercia torsional con cualquier
forma de sección, en esta simplificación se asume que el llamado momento de alabeo es nulo, lo cual no
significa que el alabeo seccional también lo sea. Para secciones no circulares y sin simetría de revolución la
teoría de Sant-Venant además de un giro relativo de la sección transversal respecto al eje baricéntrico predice
un alabeo seccional o curvatura de la sección transversal. La teoría de Coulomb de hecho es un caso particular
en el que el alabeo es cero, y por tanto sólo existe giro.
 Torsión alabeada pura
Para piezas de muy escasa inercia torsional, como las piezas de pared delgada, puede construirse un conjunto
de ecuaciones muy simples en la que casi toda la resistencia a la torsión se debe a las tensiones cortantes
inducidas por el alabeo de la sección. En la teoría de torsión alabeada pura se usa la aproximación de que el
momento de alabeo coincide con el momento torsor total. Esta teoría se aplica especialmente a piezas de pared
delgada y se distinguen tres casos:
 Sección abierta, donde no aparecen esfuerzos de membrana.
 Sección cerrada simple, en el que la sección transversal puede aproximarse por una pequeña curva simple
cerrada dotada de un cierto espesor.
 Sección multicelular, en el que la sección transversal no es simplemente conexa pero aún así puede
aproximarse por una curva no simple y un cierto espesor.

18. EJEMPLOS

26. 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. En materiales extremadamente frágiles, como los
cerámicos, el esfuerzo de fluencia, la resistencia a la tensión
y el esfuerzo de ruptura son iguales.