Trabajo de resistencia de los materiales

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
‘’SANTIAGO MARIÑO’’
Alumna:
Paola Fuentes. C.I:25.060.834

2. Esfuerzo normal:
Cuando una fuerza actúa a lo largo de una barra su efecto sobre la misma depende no solo del
material sino de la sección transversal que tenga la barra, de tal manera que a mayor sección
mayor será la resistencia de la misma. Se define entonces el esfuerzo normal como la relación
entre la fuerza aplicada y el área de la sección sobre la cual actúa. O en otros términos como la
carga que actúa por unidad de área del material.
Deformación unitaria normal:
La deformación normal o deformación unitaria normal, es la deformación del elemento por
unidad de longitud. Si graficamos esfuerzos contra deformación obtendremos un diagrama
esfuerzo-deformación, del cual podemos obtener propiedades del material tales como su módulo
de elasticidad o si el material es frágil o dúctil y si las deformaciones al aplicar una carga
desaparecerán o serán permanentes.
La deformación unitaria normal es el alargamiento o contracción de un segmento de línea por
unidad de longitud.
ℇ =
∆𝑠´ − ∆𝑠
∆𝑠
Si se conoce la deformación unitaria normal. Podemos usar esta ecuación para obtener la longitud
final aproximada de un segmento corto de línea en dirección n.
∆𝑠 ≈ (1 + 𝜀)∆𝑠
Deformación unitaria cortante:
Es una medida del cambio en el ángulo que se produce entre dos pequeños segmentos de línea
que originalmente eran perpendiculares entre sí. Cambia la forma del cuerpo y se denota por la
letra griega gamma y se mide en radianes.
𝛾𝑛𝑡 =
𝜋
2
− 𝑙í𝑚 𝐵→𝐴
𝐶→𝐴
𝜃´
Si 𝜃´ es menor que
𝜋
2
, la DUC es positiva, mientras que si𝜃´ es mayor que
𝜋
2
, la DUC es negativa.
Propiedades mecánicas de los materiales
En ingeniería, las propiedades mecánicas de los materiales son las características inherentes, que
permiten diferenciar un material de otro. También hay que tener en cuenta el comportamiento que
puede tener un material en los diferentes procesos de mecanización que pueda tener.

3. Elasticidad: 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.
Plasticidad: La plasticidad es la propiedad mecánica que tiene un material para deformarse
permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su
límite elástico.
Resistencia a la tracción o resistencia última: Indica la fuerza de máxima que se le puede
aplicar a un material antes de que se rompa.
Resistencia a la torsión: Fuerza de torsión máxima que soporta un material antes de romperse.
Resistencia a la fatiga: Deformación de un material que puede llegar a la ruptura al aplicarle una
determinada fuerza repetidas veces.
Dureza: La dureza es la propiedad que tienen los materiales de resistir el rayado y el corte de su
superficie. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa, que no tiene mucha
dureza, mientras que el vidrio cuando lo rayas no queda marca, por lo tanto tiene gran dureza.
Fragilidad: La fragilidad intuitivamente se relaciona con la cualidad de los objetos y materiales
de romperse con facilidad. Aunque técnicamente la fragilidad se define más propiamente como la
capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación, a diferencia de los materiales
dúctiles que se rompen tras sufrir acusadas deformaciones plásticas.
Tenacidad: La tenacidad es una medida de la cantidad de energía que un material puede absorber
antes de fracturarse. Evalúa la habilidad de un material de soportar un impacto sin fracturarse.
Resistencia al choque: Es la energía que absorbe un cuerpo antes de fracturarse.
Ductilidad: La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las
aleaciones metálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden
deformarse sosteniblemente 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 clasifican de frágiles. Aunque los materiales dúctiles también pueden llegar a
romperse bajo el esfuerzo adecuado, esta rotura sólo se produce tras producirse grandes
deformaciones.
Maleabilidad: La maleabilidad es la propiedad de la materia, que junto a la ductilidad presentan
los cuerpos al ser elaborados por deformación. Se diferencia de aquella en que mientras la
ductilidad se refiere a la obtención de hilos, la maleabilidad permite la obtención de delgadas
láminas de material sin que éste se rompa. Es una cualidad que se encuentra opuesta a la

4. ductilidad puesto que en la mayoría de los casos no se encuentran ambas cualidades en un mismo
material.
Maquinabilidad: La maquinabilidad es una propiedad de los materiales que permite comparar la
facilidad con que pueden ser mecanizados por arranque de virutas.
Colabilidad: Es la capacidad de un metal fundido para producir piezas fundidas completas a
partir de un molde.
La termofluencia: Es la deformación de tipo plástico que puede sufrir un material cuando se
somete a temperatura elevada, y durante largos periodos, aun cuando la tensión o esfuerzo
aplicado sea menor que su coeficiente de resistencia a la fluencia. La termofluencia es causada
por el movimiento de las dislocaciones, las cuales ascienden en la estructura cristalina a causa de
la difusión.
Esfuerzo cortante
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.
No deben confundirse la noción de esfuerzo cortante de la de tensión cortante. Las componentes
del esfuerzo cortante pueden obtenerse como las resultantes de las tensiones cortantes. Dada
la fuerza resultante de las tensiones sobre una sección transversal de una pieza prismática, el
esfuerzo cortante es la componente de dicha fuerza que es paralela a una sección transversal de la
pieza prismática.
Esfuerzos y cargas admisibles
Se ha descrito en forma adecuada a la ingeniería como la aplicación de la ciencia a las finalidades
de la vida. Para cumplir esa misión, los ingenieros diseñan una variedad de objetos
aparentemente interminable, para satisfacer las necesidades básicas de la sociedad. Entre esas
necesidades están vivienda, agricultura, transporte, comunicaciones y muchos otros aspectos de
la vida moderna. Los factores a considerar en el diseño comprenden funcionalidad, resistencia,
apariencia, economía y efectos ambientales.
Sin embargo, cuando se estudia la mecánica de materiales, el interés principal para el diseño es la
resistencia, esto es, la capacidad del objeto para soportar o trasmitir cargas. Los objetos que
deben resistir cargas son, entre otros, construcciones, maquinas, recipientes, camiones, aviones,
barcos y cosas parecidas. Por simplicidad a esos objetos los llamaremos estructuras; así, una
estructura es cualquier objeto que debe soporta o transmitir cargas.
El esfuerzo permisible es el valor que resulta después de aplicarse el factor de seguridad a la
resistencia por incertidumbres en la misma.

5. Los factores de seguridad se definen e implantan de diversa formas. Para muchas estructuras es
importante que el material permanezca dentro del intervalo linealmente elástico, para evitar
deformaciones permanentes cuando se quiten las cargas. En estas condiciones se establece el
factor de seguridad con respecto al esfuerzo de fluencia o la resistencia de fluencia, se obtiene un
esfuerzo admisible o esfuerzo de trabajo, que no se debe rebasar en lugar alguno de la estructura.
Después de haber establecido el esfuerzo admisible para determinado material y estructura, se
podrá determinar carga admisible para esa estructura. La relación entre la carga admisible y el
esfuerzo admisible depende de la clase de estructura.
Por ejemplo, en el caso de una barra en tensión el esfuerzo esta uniformemente distribuido sobre
el área transversal, siempre que la fuerza axial resultante actué pasando por el centroide del área
transversal. Lo mismo sucede con una barra en comprensión, siempre que no se pandee. En el
caso de un pasador sometido a corte, solo tendremos en cuenta el esfuerzo cortante promedio
sobre el área transversal, lo que equivale a suponer que el esfuerzo cortante esta uniformemente
distribuido. De igual modo solo consideremos un valor promedio del esfuerzo de apoyo que actúa
sobre el área proyectada del pasador.
Diseño para cargas permisibles
En un principio, las estructuras se diseñaron empleando esfuerzos permisibles o de trabajo, que
limitaban el esfuerzo normal o tangencial de una pieza o una fracción del esfuerzo de fluencia del
material.
La selección del factor de diseño es la responsabilidad del diseñador a menos que el proyecto
figure en un reglamento. Los factores a considerar en la selección de un factor de diseño son
similares a los utilizados para determinar factores de diseño aplicados a esfuerzos.
Un factor común utilizado en el diseño mecánico es N= 3, y la razón por la que se selecciono este
valor es la incertidumbre con respecto a las propiedades del material, la fijación de los extremos,
lo recto de la columna o la posibilidad de que la carga se apliquen con algo de excentricidad y no
a lo largo del eje de la columna. En ocasiones se usan factores mayores en situaciones críticas y
para columnas muy largas. En la construcción de edificios, donde está regido por las
especificaciones del American Institute of Steel Construcción, se recomienda un factor de 1.92
para columnas largas.
Elasticidad lineal
La teoría de la elasticidad lineal es el estudio de sólidos elásticos lineales sometidos a pequeñas
deformaciones de tal manera que además los desplazamientos y deformaciones sean lineales. En
general un sólido elástico lineal sometido a grandes desplazamientos no cumplirá esta condición.
Por tanto la teoría de la elasticidad lineal sólo es aplicable a sólidos elásticos lineales, en los que
las tenciones estén relacionadas linealmente; y en deformaciones pequeñas, en ese caso puede
que deformaciones y desplazamientos estén relacionados linealmente. En ese caso puede usarse

6. el tensor deformación lineal de Green-LaGrange para representar el estado de deformación de un
sólido.
Ley 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. Esta ley comprende
numerosas disciplinas, siendo utilizada en ingeniería y construcción, así como en la ciencia de los
materiales.
La ley de Hooke para sólidos elásticos generaliza la ley de Hooke para resortes. En la mecánica
de sólidos deformables elásticos la distribución de tensiones es mucho más complicada que en un
resorte o una barra estirada solo según su eje. La deformación en el caso más general necesita ser
descrita mediante un tensor de deformaciones mientras que los esfuerzos internos en el material
necesitan ser representados por un tensor de tensiones.
Gran parte de las estructuras de ingeniería son diseñadas para sufrir deformaciones pequeñas, se
involucran solo en la recta del diagrama de esfuerzo y deformación.
De tal forma que la deformación, es una cantidad adimensional, el módulo se expresa en las
mismas unidades que el esfuerzo (unidades pa, psi y ksi). El máximo valor del esfuerzo para el
que puede emplearse la ley de Hooke en un material es conocido como límite de
proporcionalidad de un material. En este caso, los materiales dúctiles que poseen un punto de
cedencia definido; en ciertos materiales no puede definirse la proporcionalidad de cedencia
fácilmente, ya que es difícil determinar con precisión el valor del esfuerzo para el que la similitud
entre deje de ser lineal. Al utilizar la ley de Hooke en valores mayores que el límite de
proporcionalidad no conducirá a ningún error significativo. En resistencia de materiales se
involucra en las propiedades físicas de materiales, como resistencia, ductibilidad y resistencia de
corrosión; que pueden afectarse debido a la aleación, el tratamiento térmico y el proceso de
manufactura.
Relación de Poisson
El coeficiente de Poisson es una constante elástica que proporciona una medida del
estrechamiento de sección de un prisma de material elástico lineal e isótropo cuando se estira
longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones perpendiculares a la de estiramiento. El
nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al físico francés Simeón Poisson.
Si se toma un prisma mecánico fabricado en el material cuyo coeficiente de Poisson pretendemos
medir y se somete este prisma a una fuerza de tracción aplicada sobre sus bases superior e
inferior, el coeficiente de Poisson se puede medir como la razón entre el acortamiento de una
longitud situada en un plano perpendicular a la dirección de la carga aplicada, dividido en el

7. alargamiento longitudinal producido. Este valor coincide igualmente con el cociente de
deformaciones.
Para materiales ortotrópicos, como la madera, el cociente entre la deformación unitaria
longitudinal y la deformación unitaria transversal depende de la dirección de estiramiento, puede
comprobarse que para un material ortotrópico el coeficiente de Poisson aparente puede
expresarse en función de los coeficientes de Poisson asociados a tres direcciones mutuamente
perpendiculares. De hecho entre las doce constantes elásticas habituales que definen el
comportamiento de un material elástico ortotrópico, sólo nueve de ellas son independientes ya
que deben cumplirse las restricciones entre los coeficientes de Poisson principales y los módulos
de Young principales.