Elasticidad y Plasticidad de Materiales: Ley de Hooke y Diagramas de Esfuerzo-Deformación, Apuntes de Dinámica

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• Elasticidad: es la capacidad de ciertos

materiales de deformarse ante la

aplicación de un esfuerzo exterior y

volver a sus dimensiones originales

pasado dicho esfuerzo.

• Plasticidad. Cuando se somete un

material a esfuerzos que los llevan a

sobrepasar su límite elástico, ocurre que

sus deformaciones se vuelven

irreversibles o permanentes.

• Cuando se elige un material para un edificio o una máquina, se deben

conocer sus propiedades, así corno su capacidad para soportar esfuerzos.

Las diversas propiedades mecánicas de un material se determinan

mediante una serie de pruebas de laboratorio.

• Gráfica del esfuerzo σ contra la deformación a medida que la carga

aplicada al elemento se incrementa.

• De estos diagramas, será posible determinar algunas propiedades

importantes del material, tales como su módulo de elasticidad y si el

material es dúctil o frágil.

• Permiten determinar si las deformaciones en la muestra desaparecerán

después de que la carga haya sido retirada, en cuyo caso se dice que el

material se comporta elásticamente , o si resultará en una deformación

plástica o deformación permanente.

• Para obtener el diagrama de esfuerzo-deformación

de un material, comúnmente se lleva a cabo un

ensayo o prueba de tensión sobre una probeta del

material.

• El área de la sección transversal de la sección

cilíndrica central de la probeta se ha determinado

exactamente y se han hecho dos marcas de

calibración en dicha porción a una separación de L

0

• La distancia L 0

se conoce como la longitud base de

la probeta.

• Esta deformación es causada por el deslizamiento

del material a lo largo de superficies oblicuas y se

debe sobre todo a esfuerzos cortantes.

• Como puede notarse en los diagramas esfuerzo-

deformación de dos materiales dúctiles típicos, la

elongación de la probeta después de que ha

comenzado a fluir puede ser 200 veces más

grande que su deformación anterior a la fluencia.

• Después de haber alcanzado un cierto valor

máximo de carga, el diámetro de una porción del

espécimen comienza a disminuir, debido a la

inestabilidad local. Este fenómeno se conoce

como estricción.

• Después de que comienza la estricción, son

suficientes cargas algo menores para lograr que la

probeta se alargue aún más, hasta que finalmente

se fracture.

• El esfuerzo 𝝈𝒀 en el que comienza la fluencia se llama la resistencia o punto de fluencia o cedencia del material ( es el esfuerzo máximo que permite el material antes de sufrir deformaciones permanentes).
• El esfuerzo 𝝈𝑼 que corresponde a la máxima carga aplicada al material se conoce como la resistencia última.
• El esfuerzo 𝝈𝑩 correspondiente a la fractura se denomina resistencia a la fractura.
• En el intervalo elástico , los esfuerzos son menores que el punto de fluencia. Cuando los esfuerzis exceden el punto de fluencia, tiene lugar un flujo plástico, y el material nunca vuelve a recuperar su forma original. Este intervalo de esfuerzos se llama intervalo plástico.

• Los materiales frágiles como el hierro colado, el vidrio y la piedra se caracterizan por el fenómeno de que la fractura ocurre sin un cambio notable previo de la tasa de alargamiento.
• Para los materiales frágiles, no hay diferencia entre la resistencia última y la resistencia a la fractura.
• Además, la deformación unitaria al momento de la fractura es mucho menor para los materiales frágiles que para los materiales dúctiles.
• En la figura se observa que no hay estricción alguna en el espécimen en el caso de un material frágil, y que la fractura ocurre a lo largo de una superficie perpendicular a la carga.
• Se concluye, a partir de esta observación, que los esfuerzos normales son los principales responsables de la falla de los materiales frágiles