INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO“SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSION PORLAMAR

ESFUERZO Y FLEXIÓN

REALIZADO POR: MANUEL RAMOS C.I: 17.243.711

Uno de los temas más importantes de la Resistencia de Materiales, es la deformación y esfuerzo Y Torsión, aspectos que serán definidos para el mejor entendimiento.

El esfuerzo y deformación se tratarán a continuación con énfasis en aplicaciones, solución de problemas y específicamente se basa en conceptos básicos y determinación de los esfuerzos normales y cortantes, para luego determinar sus valores máximos y finalmente el cálculo de las correspondientes deformaciones

INTRODUCCION

ESFUERZO Y DEFORMACIÓN DEBIDO A CARGAS EXTERNAS, ESFUERZOS MECÁNICOS, TÉRMICOS Y LEY DE HOOKE.

Las propiedades mecánicas de la materia son la elasticidad, la compresión y la tensión.

Definimos a un cuerpo elástico

como aquel que recobra su tamaño y forma original cuando deja de actuar sobre él una fuerza deformante. Las bandas de hule, las pelotas de golf, los trampolines, las camas elásticas, las pelotas de fútbol y los resortes son ejemplos comunes de cuerpos elásticos. Para todos los cuerpos elásticos, conviene establecer relaciones de causa y efecto entre la deformación y las fuerzas deformantes

Robert Hooke fue el primero en establecer esta relación por medio de la invención de un volante para resorte para reloj. En términos generales, Hooke descubrió que cuando una fuerza F, actúa sobre un resorte, produce en él un alargamiento s que es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza aplicada. La Ley de Hooke se representa como:

F = ks.

La constante de proporcionalidad k varía mucho de acuerdo con el tipo de material y recibe el nombre de constante del resorte. Para el ejemplo anterior, la constante del resorte es de:

k = F/s = 20 N/cm

La Ley de Hooke no se limita al caso de los resortes en espiral; de hecho, se aplica a la deformación de todos los cuerpos elásticos. Para que la Ley pueda aplicar de un modo más general, es conveniente definir los términos esfuerzo y deformación

La eficacia de cualquier fuerza que produce un esfuerzo depende en gran medida del área sobre la que se distribuye la fuerza, por ello una definición más completa del esfuerzo se puede enunciar de la siguiente forma:

Esfuerzo: es la razón de una fuerza aplicada entre el área sobre el cual actúa, por ejemplo Newtons/m2, o libras/ft2.

Deformación: es el cambio relativo en las dimensiones o en la forma de un cuerpo como resultado de la aplicación de un esfuerzo

El límite elástico es el esfuerzo máximo que puede sufrir un cuerpo sin que la deformación sea permanente.

La Ley de Hooke, establece:Siempre que no se exceda el límite elástico, una deformación elástica es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza aplicada por unidad de área (esfuerzo).Si llamamos a la constante de proporcionalidad el módulo de elasticidad, podemos escribir la Ley de Hooke en su forma más general:

Módulo de elasticidad = esfuerzo Deformación

El esfuerzo de volumen, F/A, es la fuerza normal por unidad de área, mientras que la deformación de volumen - ∆V/V es el cambio de volumen por unidad de volumen

El esfuerzo cortante se define como la relación de la fuerza tangencial F entre el área A sobre la que se aplica.

La deformación cortante se define como el ángulo (en radianes), que se conoce como ángulo de corte.

Torsión: Entendemos por Torsión la deformación de un eje, producto de la acción de dos fuerzas paralelas con direcciones contrarias en sus extremos. Es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas. La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva paralela al eje de la

El torque o par es el nombre que se da a las fuerzas de torsión. Para que la torsión exista se requieren 2 fuerzas (par), que se ejercen en sentido opuesto. El valor del par depende del radio de acción de la fuerza (brazo). La mayor o menor torsión que genera una fuerza depende de la distancia al punto de pivote. A mayor brazo mayor par. El torque es la fuerza aplicada en una palanca para producir un movimiento de rotación en un cuerpo. Por ejemplo, la fuerza que haces sobre el destornillador para ajustar un tornillo multiplicada por el brazo de palanca que es el radio del destornillador, da como resultado el torque aplicado al tornillo.

Los resortes de torsión están diseñados para ofrecer resistencia a la torsión externa. La torsión se refiere a la acción torsional de las espiras. Si bien el alambre en sí está sujeto a esfuerzos de plegado en vez de esfuerzos torsionales, los resortes de torsión operan a su máximo cuando se apoyan sobre una vara o tubo.

Este tipo de resorte se compone más comúnmente de alambre redondo, puede ser de enrollado cerrado o abierto y por lo general está diseñado para enroscarse. Los extremos pueden estar doblados, torcidos, enganchados o en argolla de acuerdo con la aplicación.

DEFORMACIONES EN ÁRBOLES DE SECCIÓN CIRCULAR

Cuando un eje es circular, las deformaciones que estos sufren al aplicar un par de torsión T, cumplen con la siguiente propiedad: cuando un eje circular se somete a torsión, todas sus secciones transversales permanecen planas y sin distorsión, es decir, aunque sus distintas secciones transversales a lo largo del eje giran en diferentes cada sección transversal gira como un placa sólida rígida. Esta propiedad es característica de cualquier eje

circular, sólidos o huecos. Esta propiedad es posible ya que los ejes circulares son asimétricos, es decir, su apariencia es la misma si se ve desde una posición fija y se gira alrededor de su eje por un ángulo aleatorio

POTENCIA

ENSAYO DE TORSIÓNEl ensayo de torsión consiste en someter una probeta de sección redonda a un momento torsión gradualmente creciente hasta que se produzca la falla en la misma.

Los materiales sufren de deformación y existe un esfuerzo, entonces se puede decir en conclusión que el esfuerzo es la razón de una fuerza aplicada entre el área sobre el cual actúa, por ejemplo Newtons/m2, o libras/ft2, las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo que se distribuyen en toda el área; justamente se denomina esfuerzo a la fuerza por unidad de área, la cual se denota con la letra griega sigma (σ) y es un parámetro que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que establece una base común de referencia y la deformación es el cambio relativo en las dimensiones o en la forma de un cuerpo como resultado de la aplicación de un esfuerzo. La resistencia del material no es el único parámetro que debe utilizarse al diseñar o analizar una estructura; controlar las deformaciones para que la estructura cumpla con el propósito para el cual se diseñó tiene la misma o mayor importancia, así como tener en cuenta los conceptos como Torsión, torque, par de torsion.

CONCLUSIÓN