07 PROPIEDADES MECANICAS

MATERIALES DE INGENIERÍA
PROPIEDADES MECÁNICAS

PROPIEDADES MECÁNICAS
Uno de los objetivos más importante de la
ingeniería es construir estructuras capaces de
soportar determinadas solicitaciones.
Estas pueden originarse en cargas que actúan
en forma permanente (cargas fijas, peso
propio) y cargas adicionales que actúan con
intermitencias (cargas móviles: vehículos,
personas, nieve, viento)esfuerzos dinámicos
que provienen de impulsos o aceleraciones,
que pueden o no ser gravitacionales (impactos,
frenajes, explosiones, sismos)

Propiedades mecánicas
Cuando un sólido está sometido a estas
solicitaciones se ejercen fuerzas [F], a través
de sus secciones [A] y esas fuerzas son, en
general, variables en diversos puntos de cada
sección.
Se define la tensión o esfuerzo unitario como ellímite dF/dA.
En rigor esto supone que la materia del sólido
es continua, o sea, no corresponde al modelo
de átomos discretos y separados entre sí.

Propiedades mecánicas
Sin embargo se puede operar con este
concepto para elementos cuyas áreas son
grandes comparadas con las discontinuidades
atómicas, pero suficientemente pequeñas
para que la variación de la fuerza en la zona
sea despreciable.
Hayzonas en que la variación o la gradiente
de la fuerza es tan grande que es imposible
cumplir con las dos condiciones: Núcleo de
una dislocación extremo de una grieta; pero
estos son casos especiales cuyo análisis
requiere también métodos especiales.

Propiedades mecánicas
En
los
casos
generales
valen
las
condiciones supuestas y se puede estudiar
la distribución de tensiones por medio de la
teoría dela elasticidad o de la resistencia
de materiales.
Existe una relación funcional entre cargas y
deformaciones.

Propiedades mecánicas
El material se deforma, se acorta en ∆L.
∆L

Notación

P

ε
σ

Deformación
Compresión (tensión)

P
∆L

L0

L=L0-∆L

P

εc

L0 − L
∆L
=
=
L0
L0

Propiedades mecánicas
Así la relación σ = f(ε) da el conocimiento
de la deformación de los materiales
elásticos.
Hemossupuesto que no depende ni del
tiempo ni de otro factor, solo de ε
Rigurosamente y para los materiales se
tiene:
σ = f1 (ε, t)
ε = ϕ1 (σ, t)

Propiedades mecánicas
Sin embargo las propiedades eléctricas,
magnéticas, temperatura, flujo magnético,
etc., influyen en el material y se le puede
considerara así;
σ = f2 (ε, t, Tº, υ, H, …)
Pero nos bastará con,
σ = f(ε) o a veces
σ = f(ε, t)
ε = ϕ(σ) o aveces
ε = ϕ(σ, t)

Propiedades mecánicas
En el caso de cargas dinámicas se debe
considerar el tiempo y por lo tanto la
velocidad y la aceleración, entonces:
dε d 2ε
σ = f3(ε , dt , dt 2 )

Propiedades mecánicas
Las tensiones estáticas son de primera
importancia para el Ingeniero estructural.
Cualquier cargas estática sobre un cuerpo
puede ser descrita completamente en
términos de tres tensionesprincipales
mutualmente perpendiculares. Las tres más
importantes casos son:
(1) Tracción o Compresión uniaxial, es
decir, cuando las tensiones están actuando
en una sola dirección

Propiedades mecánicas
(2) Tracción o compresión bi o triaxial, que
es cuando la tensión esta actuando en dos
o tres direcciones perpendiculares y
(3) Corte o cizalle, cuando las fuerzas son
paralelas a un plano en unpunto
imaginario

Casos (1) y (2)

En los casos de aplicación de carga
uniaxial, también se producen elongaciones
∆d perpendiculares a la dirección de la
carga, sea por tracción o compresión.

La tensión de corte τ es representada por la magnitud
del ángulo resultante de la carga aplicada en un plano
perpendicular y que se inclina. Estas tensiones son
paralelas.
aa '
ad

El ángulo γ se puedetomar como la razón
, donde
aa’ es el deslizamiento horizontal del lado ab con
respecto al lado dc, dividido por la distancia entre estos
dos lados; ad
Se puede observar que la
tensión de corte es
equivalente al estado de
tensión producido por
tracción en una dirección y
por compresión en una
dirección perpendicular.

Un esfuerzo de corte puro es producido en torsión y
ocurre como resultado de...