Este documento trata sobre los materiales y su resistencia. Explica conceptos como esfuerzo, resistencia, deformación y propiedades mecánicas de los materiales. Describe los diferentes tipos de esfuerzos mecánicos como tracción, compresión, flexión y cortadura. Además, analiza el comportamiento de los materiales ante las fuerzas, pasando por las etapas de elasticidad, plasticidad y fractura.

1. Materiales y su Resistencia
Fecha: Julio del 2020
Editorial Ybañez
Cuan resistente puede llegar a ser un
material en especifico
Lo más relevante sobre la deformación y resistencia de los materiales
Elaborado por Andrés Ybañez C.I. 25309577
Importancia de conocer los
esfuerzos que se ejerce y
como saber hasta cuanto
puede llegar a soportar un
material

3. Materiales y su resistencia
Editorial Ybañez
En esta nueva edición de la revista Materiales
y su resistencia, intentara dar a conocer todo lo
referente sobre la resistencia de los materiales
antes diferentes fuerzas que actúan en el, con
que propósito lo hace y hasta que punto puede
llegar dicho material.

4. Contenido:
Portada
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Resumen
El esfuerzo
Resistencia
Deformación
Esfuerzos mecánicos
Propiedades mecánicas de los materiales
Comportamiento del material con respecto al esfuerzo

5. El esfuerzo
Es el resultado de la división entre una fuerza y el área en la que se aplica. Se
distinguen dos direcciones para las fuerzas, las que son normales al área en la
que se aplican y las que son paralelas al área en que se aplican. Si la fuerza
aplicada no es normal ni paralela a la superficie, siempre puede descomponerse
en la suma vectorial de otras dos que siempre resultan ser una normal y la otra
paralela.
Los esfuerzos con dirección normal a la sección, se denotan como σ (sigma) y
representa un esfuerzo de tracción cuando apunta hacia afuera de la sección,
tratando de estirar al elemento analizado. En cambio, representa un esfuerzo de
compresión cuando apunta hacia la sección, tratando de aplastar al elemento
analizado.
El esfuerzo con dirección paralela al área en la que se aplica se denota como τ
(tau) y representa un esfuerzo de corte. Este esfuerzo, trata de cortar el elemento
analizado, tal como una tijera cuando corta papel, uno de sus filos mueven el
papel hacia un lado mientras el otro filo lo mueve en dirección contraria resultando
en el desgarro del papel a lo largo de una línea. Las unidades de los esfuerzos
son las mismas que para la presión, fuerza dividida por área, se utilizan con
frecuencia: MPa, psia, kpsia, kg/mm2, kg/cm2.
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.

6. Resistencia
Entendemos como resistencia de materiales la parte de la mecánica que
estudia el comportamiento de los sólidos sometidos a cargas exteriores. La
resistencia de materiales, más concretamente, estudia y establece las relaciones
entre las cargas exteriores aplicadas, sus efectos en el interior de los sólidos y las
deformaciones que en ellos se producen.
Un modelo de resistencia de materiales establece una relación entre las
fuerzas aplicadas, también llamadas cargas o acciones, y los esfuerzos y
desplazamientos inducidos por ellas. Generalmente las simplificaciones
geométricas y las restricciones impuestas sobre el modo de aplicación de las
cargas hacen que el campo de deformaciones y tensiones sean sencillos de
calcular.
Para el diseño mecánico de elementos con geometrías complicadas la
resistencia de materiales suele ser insuficiente y es necesario usar técnicas
basadas en la teoría de la elasticidad o la mecánica de sólidos deformables más
generales. Esos problemas planteados en términos de tensiones y deformaciones
pueden entonces ser resueltos de forma muy aproximada con métodos numéricos
como el análisis por elementos finitos, comprende de varios principios de los
cuales son:
Los materiales se consideran homogéneos: esto quiere decir que se hace caso
omiso de las variaciones de composición que de punto a punto de los mismos
tienen los materiales reales.
Los materiales se consideran continuos: tampoco se tienen en cuenta en los
análisis las discontinuidades o poros que presentan los materiales. Piénsese en
los casos de la madera y del concreto.
Los materiales se consideran isótropos: significa que en los análisis generales
no se tienen en cuenta las diferencias de propiedades en distintas direcciones del
material. O sea que se supone que sus propiedades son iguales en todas las
direcciones. (iso: igual, tropos: dirección).

7. Deformación
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.
La mecánica de los sólidos deformables estudia el comportamiento de los
cuerpos sólidos deformables ante diferentes tipos de situaciones como la
aplicación de cargas o efectos térmicos. Estos comportamientos, más complejos
que el de los sólidos rígidos, se estudian en mecánica de sólidos deformables
introduciendo los conceptos de deformación y de tensión mediante sus
aplicaciones de deformación. Una aplicación típica de la mecánica de sólidos
deformables es determinar a partir de una cierta geometría original de sólido y
unas fuerzas aplicadas sobre el mismo, si el cuerpo cumple ciertos requisitos de
resistencia y rigidez. Para resolver ese problema, en general es necesario
determinar el campo de tensiones y el campo de deformaciones del sólido.

8. Esfuerzos mecánicos
Tracción: Esfuerzo a que está sometido un cuerpo por
la aplicación de dos fuerzas que actúen en sentido
opuesto, y tienden a estirarlo, aumentando su longitud
y disminuyendo su sección.
Compresión: Esfuerzo a que está sometido un cuerpo
por la aplicación de dos fuerzas que actúen en sentido
opuesto, y tienden a comprimirlo, disminuyendo su
longitud y aumentando su sección.
Flexión: Esfuerzo que tiende a doblar el objeto. Las
fuerzas que actúan son paralelas a las superficies que
sostienen el objeto. Siempre que existe flexión también
hay esfuerzo de tracción y de compresión.
Cortadura: esfuerzo que tiende a cortar el objeto por la
aplicación de dos fuerzas en sentidos contrarios y no
alineados. Se encuentra en uniones como: tornillos,
remaches y soldaduras.
Torsión: esfuerzo que tiende a retorcer un objeto por
aplicación de un momento sobre el eje longitudinal.

9. Propiedades mecánicas de los materiales
Rigidez: Capacidad de oponerse a las deformaciones, se da cuando un sólido se
deforma adquiriendo mayor energía potencial elástica y, por tanto, aumentando su
energía interna sin que se produzcan 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.
Resistencia: Capacidad de oponerse a la rotura, también llamado plasticidad,
aparece relacionada con el desplazamiento de dislocaciones en el interior del
material. Los metales usualmente están formados por cristales con planos
razonablemente bien alineados dentro de cada cristal, aunque siempre existen
algunas dislocaciones y planos atómicos incompletos. A partir de un cierto valor de
la tensión esas dislocaciones sufren desplazamientos, que constituyen
transformaciones irreversibles que absorben energía y cuyas deformaciones
asociadas no se recuperan cuando desaparece el esfuerzo. A diferencia de los
mecanismos que deben operar de manera reversible, las estructuras estáticas
pueden ser proyectadas para trabajar por encima del dominio elástico, lográndose
con ello un aprovechamiento más completo de su capacidad resistente. Esto se
debe a que, una vez rebasado el dominio elástico de reversibilidad, algunos
materiales de construcción siguen teniendo capacidad para resistir esfuerzos
mayores, por endurecimiento cinemática, aún a costa de sufrir transformaciones
internas irreversibles.
Ductilidad: Capacidad de deformarse antes de romperse, es una propiedad que
presentan algunos materiales, como las aleaciones metálicas o materiales
asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse
plásticamente de manera sostenible 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. En
otros términos, un material es dúctil cuando la relación entre el alargamiento
longitudinal producido por una tracción y la disminución de la sección transversal
es muy elevada.

10. Comportamiento del material con respecto al esfuerzo
Para todos los materiales llega un límite en donde este puede llegar a
fracturarse, pero para esto tiene que pasar dos etapas de las cuales el material
experimenta transformaciones en su conformación para permanecer, debido al
esfuerzo y la deformación, como se observa en la figura número 1, en cierto
pasaje de la grafica se observa una etapa llamada elasticidad, es cuando un
cuerpo o material puede cambiar de forma sin sufrirlo permanentemente y volver a
su estado inicial, eso le sucede mayormente a los materiales elásticos, si el
esfuerzo continua con mayor fuerza se puede llegar a la fase de plasticidad, es
donde el cuerpo se opone a fracturarse pero el cuerpo del material tiende a
deformarse a tal punto que obtiene una nueva forma por lo sufrido en la
deformación, y por ultimo esta la fase fractura, donde el material llego a su punto
de resistencia límite de la cual se fractura o se rompe a tal punto no se puede usar
de forma correcta o recuperarse, y dependiendo del material se puede recuperar y
refabricarlo.
Grafica Numero 1