1. ESFUERZO Y DEFORMACIÓN
Anyelis Rivero

2. INTRODUCCIÓN
La mejor manera de entender el comportamiento mecánico de un
material es someterlo a una determinada acción (una fuerza) y medir su
respuesta (la deformación que se produzca). De este procedimiento se
deducen las características acción – respuesta del material. Debido a que la
fuerza y la deformación absolutas no definen adecuadamente para efectos
comparativos las características de un material, es necesario establecer la
relación entre el esfuerzo y la deformación unitaria.
Esfuerzo se refiere a la causa de una deformación, y deformación
se refiere al efecto de la deformación. La fuerza descendente F causa el
desplazamiento x.
Por tanto, el esfuerzo es la fuerza; la deformación es la elongación.

3. ESFUERZO Y DEFORMACIÓN
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
.
La deformación se define como el
cambio de forma de un cuerpo, el cual se debe al
esfuerzo, al cambio térmico, al cambio de humedad o
a otras causas. Cuando la deformación se define
como el cambio por unidad de longitud en una
dimensión lineal de un cuerpo, el cual va
acompañado por un cambio de esfuerzo, se
denomina deformación unitaria debida a un
esfuerzo. Es una razón o número no dimensional, y
es, por lo tanto, la misma sin importar las unidades
expresadas, su cálculo se puede realizar mediante la
siguiente expresión:
e = e / L (14)
Donde,
e : es la deformación unitaria
e : es la deformación
L: es la longitud del elemento

4. 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 figura siguiente muestra, esquemáticamente, las
relaciones entre esfuerzo y deformación para un metal dúctil y un
metal no dúctil cargado hasta la ruptura por tensión:

5. Compresión

La resistencia a la compresión es el máximo esfuerzo de compresión que un material es
capaz de desarrollar. Con un material quebradizo que falla en compresión por ruptura, la
resistencia a la compresión posee un valor definido. En el caso de los materiales que no fallan en
compresión por una fractura desmoronante (materiales dúctiles, maleable o semiviscoso), el valor
obtenido para la resistencia a la compresión es un valor arbitrario que depende del grado de
distorsión considerado como falla efectiva del material. La siguiente figura muestra un diagrama
característicos de esfuerzo y deformación para materiales dúctiles y no dúctiles en compresión:

6. CLASIFICACIÓN DE
EZFUERZO
Fuerza. Son esfuerzos que se pueden clasificar debido a las fuerzas. Generan
desplazamiento. Dependiendo si están contenidos (o son normales) en el plano que
contiene al eje longitudinal tenemos:
Tracción. Es un esfuerzo en el sentido del eje. Tiende a alargar las fibras.

Compresión. Es una tracción negativa. Las fibras se acortan.
Normal al plano que contiene el eje longitudinal.
Cortadura. Tiende a cortar las piezas mediante desplazamiento de las secciones
afectadas.
Momento. Son esfuerzos que se pueden clasificar debido a los momentos. Generan
giros. Dependiendo si están contenidos (o son normales) en el plano que contiene al eje
longitudinal tenemos:
Flexión. El cuerpo se flexa, alargándose unas fibras y acortándose otras.
Normal al plano que contiene el eje longitudinal.
Torsión. Las cargas tienden a retorcer las piezas.

7. Esfuerzos Normales Axiales
Esfuerzos normales: son aquellos debidos a fuerzas perpendiculares a la
sección transversal.
Esfuerzos axiales: son aquellos debidos a fuerzas que actúan a lo largo del eje
del elemento.
Los esfuerzos normales axiales por lo general ocurren en elementos
como cables, barras o columnas sometidos a fuerzas axiales (que actúan a lo
largo de su propio eje), las cuales pueden ser de tensión o de compresión.

Esfuerzo y deformación
biaxial
Esfuerzo y deformación
uniaxial
Esfuerzo y
deformación triaxial.

8. Esfuerzo de torsión
Se define como la capacidad torsión de objetos en rotación alrededor
de un eje fijo. En otras palabras, es la multiplicación de la fuerza y ​la distancia
más corta entre el punto de aplicación de la fuerza y el eje fijo. De la definición,
también se puede inferir que, el par es una cantidad vectorial que tiene tanto la
dirección como en magnitud. Sin embargo, ya que está girando alrededor de
un eje fijo de su dirección puede ser en sentido horario o antihorario. Durante
las explicaciones y ejemplos que dan la dirección "+" si se gira hacia la derecha
y "-" si se gira hacia la izquierda. El par se muestra en la física con el símbolo
"τ". Usted puede venir a través torsión con otro nombre "momento". Ahora,
examinemos dado imágenes una por una para entender torsión en detalle.


9. El diagrama es la curva resultante graficada con
DIAGRAMA los valores del esfuerzo y la correspondiente
deformación unitaria en el espécimen calculado a partir
de los datos de un ensayo de tensión o de compresión.
a) Límite de proporcionalidad:
Se observa que va desde el origen o hasta el
punto llamado límite de proporcionalidad.
b) Limite de elasticidad o limite elástico:
Es la tensión más allá del cual el material no
recupera totalmente su forma original al ser
descargado.
c) Punto de fluencia:
Es aquel donde en el aparece un considerable
alargamiento o fluencia del material sin el
correspondiente aumento de carga .
d) Esfuerzo máximo:
Es la máxima ordenada en la curva esfuerzodeformación.
e) Esfuerzo de Rotura:
Verdadero esfuerzo generado en un material
durante la rotura.

10. Elasticidad y plasticidad.

Elasticidad
La elasticidad es aquella propiedad de un material por
virtud de la cual las deformaciones causadas por el esfuerzo
desaparecen al removérsele. Un cuerpo perfectamente elástico se
concibe como uno que recobra completamente su forma y sus
dimensiones originales al retirarse el esfuerzo.
Plasticidad
La plasticidad es aquella propiedad que permite al material
sobrellevar deformación permanente sin que sobrevenga la ruptura.
Las deformaciones plásticas son causadas por deslizamientos
inducidos por esfuerzos cortantes.

11. Rigidez

La rigidez tiene que ver con la deformabilidad relativa de un
material bajo carga. Se le mide por la velocidad del esfuerzo con respecto a la
deformación. Mientras mayor sea el esfuerzo requerido para producir una
deformación dada, más rígido se considera que es el material.
Bajo un esfuerzo simple dentro del rango proporcional, la razón entre el
esfuerzo y la deformación correspondiente es denominada módulo de
elasticidad (E). Existen tres módulos de elasticidad: el módulo en tensión, el
módulo en compresión y el módulo en cortante. Bajo el esfuerzo de
tensión, esta medida de rigidez se denomina módulo de Young; bajo corte
simple la rigidez se denomina módulo de rigidez.
Esfuerzo y deformación
por torsión
Esfuerzos cortantes

12. Conclusión
En la ingeniería hace necesario el conocimiento de las propiedades
físicas de muchos materiales ya sean elásticos plásticos entre otros. Todo
cuerpo al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el sentido de
aplicación de la fuerza.

La deformación es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a
esfuerzos internos producidos por una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo
o la ocurrencia de dilatación térmica. Por lo tanto el Esfuerzo se refiere a la
causa de una deformación, y deformación se refiere al efecto de la
deformación. Existe dos tipos de esfuerzos, esfuerzo de tensión este ocurre
cuando fuerzas iguales y opuestas se dirigen alejándose mutuamente y el
esfuerzo de compresión que ocurre cuando fuerzas iguales y opuestas se
dirigen una hacia la otra.