Esfuerzo y Deformacion

1. INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN PORLAMAR
Realizado por:
Wilmer Zabala C.I: 25,807329

2. El origen de la mecánica de materiales data de principios del siglo XVII,
cuando galileo llevo a cabo experimentos para estudiar los efectos de las
cargas en barras y vigas de diversos materiales. Sin embargo, para alcanzar
un entendimiento apropiado de tales efectos fue necesario establecer
descripciones experimentales precisas de las propiedades mecánica de un
material. Los métodos para hacer esto fueron mejorando
considerablemente a principios del siglo XVIII
Origen:

3. En aquel tiempo el estudio tanto experimental como teórico de
esta materia fue emprendido, principalmente en Francia, por
personalidades como Saint-Venant, Poisson, Lamé y Navier. Debido a
que sus investigaciones se basaron en aplicaciones de la mecánica a
los cuerpos materiales, llamaron a este estudio “resistencia de los
materiales”. Sin embargo, hoy en día llamamos a lo mismo “mecánica
de los cuerpos deformables” o simplemente “mecánica de los
materiales”.

4. Los ingenieros de materiales y los metalúrgicos, por otro lado, dirigen sus
esfuerzos a producir y conformar materiales que puedan soportar las condiciones de
servicio predichas por el análisis de tensiones esto necesaria mente implica un
conocimiento de la relación entre la microestructura de los materiales y sus
propiedades mecánicas. Para lograr estudiar todos estos acontecimientos que
puedan ocurrir en piezas a construir utilizaremos el estudio de el esfuerzo.

5. Esfuerzo:
Esfuerzo es la resistencia que ofrece un área del material del que está
hecho un miembro para una carga aplicada externa
Denotado con el signo: 𝜎 =
𝑓
𝐴
Mediante esta formula se estudia la deformación de un mterial antes
de ser llevado a producción para su desarrollo

6. Características de los esfuerzos y
deformaciones
 Deformaciones elásticas
La mayoría de las propiedades de los aceros que son de interés
para los ingenieros se pueden obtener directamente de sus curvas de
esfuerzo deformación. Tales características importantes como el límite
elástico proporcional, el punto de fluencia, la resistencia, la ductilidad
y las propiedades de endurecimiento por deformación son evidentes
de inmediato.

7.  Deformación plástica, irreversible o permanente:
Modo de deformación en que el material no regresa a su forma original
después de retirar la carga aplicada. Esto sucede porque, en la deformación
plástica, el material experimenta cambios termodinámicos irreversibles al
adquirir mayor energía potencial elástica. La deformación plástica es lo
contrario a la deformación reversible.

8. Importancia del esfuerzo y
deformación
Este conocimiento es de gran importancia ya que, al diseñar, se puede
estimar el esfuerzo de fluencia
resultante de la pieza fabricada mediante deformación plástica. Sin embargo, la
discrepancia de los valores calculados del esfuerzo de fluencia, con respecto a los
experimentales, ha sido motivo de estudio debido a su importancia en el diseño
ingenieril.
La mecánica de materiales interviene de manera destacada en todas las
ramas de la ingeniería. Sus métodos son necesarios para los diseñadores de todo
tipo de estructuras y máquinas; en consecuencia, es una de las asignaturas
fundamentales de un plan de estudios de ingeniería. El conocimiento obtenido en
los últimos tres siglos junto con las teorías y técnicas de análisis desarrolladas,
permiten al moderno ingeniero diseñar estructuras seguras y funcionales de
tamaño y complejidad sin precedentes, teniendo en cuenta tres requisitos
indispensables: resistencia, rigidez y estabilidad de los diversos elementos
soportadores de carga.

9. Este diagrama generalizado, es un ejemplo de un material
dúctil, es decir, que el material fluye después de un cierto punto,
llamado punto de fluencia. La ley de Hooke solo es aplicable para la
zona elástica, que es la zona que está antes del punto de fluencia,
zona donde el material tiene una relación de proporcionalidad del
esfuerzo y la deformación unitaria.
Diagrama esfuerzo – deformaciòn

10. Para entender a la perfección el comportamiento de la curva
Esfuerzo-Deformación unitaria, se debe tener claro los conceptos que
hacen referencia a las propiedades mecánicas de los materiales que
describen como se comporta un material cuando se le aplican fuerzas
externas, y a las diferentes clases de estas mismas a las cuales pueden
ser sometidos.
Tipos de fuerza
Fuerzas de tensión o tracción: La fuerza aplicada intenta estirar el
material a lo largo de su línea de acción

11.  Fuerza de Flexión: Las fuerzas externas actúan sobre el cuerpo
tratando de “doblarlo”, alargando unas fibras internas y acortando otras.
Fuerzas de compresión: La Fuerza aplicada intenta
comprimir o acotar al material a lo largo de su línea
de acción.

12. Fuerza de Cizalladora o cortadura:
Las fuerzas actúan en sentidos contrarios sobre dos planos contiguos
del cuerpo, tratando de producir el deslizamiento de uno con respecto al
otro.

13. Fuerza en torsión: la fuerza externa aplicada
intenta torcer al material. la fuerza externa recibe el
nombre de torque o momento de torsión.

14. practica
 Ejercicio Resuelto: Dos (02) Barras de Acero soportan una carga “P”
de 30 kN. La sección de la Barra AB es de 300 mm2 y la de la
sección BC es de terminar el alargamiento producido por una
fuerza de 500 mm2. Suponga E= 200 GPa. Determinar el
desplazamiento vertical y horizontal en el Punto “B”

15. Solución del Problema propuesto:
Se procede a calcular las fuerzas que genera la carga aplicada en el
nodo “B” en las barras AB y BC:
Procedemos a realizar el DCL
RBA
RBC
P= 30.000 kg
NODO “B”
α

16. Solución del Problema propuesto:
Se procede a calcular los valores que se producen por el ángulo:
sen α = 3/5 y cos α = 4/5; luego aplicamos los sistemas de ecuaciones
de equilibrio estático
ΣFH = 0; RBAxcos α – RBC = 0;
ΣFV = 0; RBAxsenα = 30.000 kg; de donde
RBA = 30.000 kg*5/3 = 50.000 kg.
sustituyendo 50.000 kg x 4/5 = RBC => RBC = 40.000 kg

17. Solución del Problema propuesto:
Si aplicamos la expresión para deformación donde
δ = PxL/AxE:
nos queda que
δBA= 50.000 kg x 5000 mm/ (300 x 10-6)x (200x109)=>
δBA= 4.17 mm; y
δBC = 40.000 kg x 4000 mm/ (500x10-6)x(200x109)=>
δBC = 1.6 mm