efectos dinamicos



Introducción

En cursos anteriores se ha estudiado a los materiales con la aplicación de cargas estáticas o cuasiestáticas.
Sin embargo ante la presencia de cargas dinámicas los materiales ya no se comportan de la misma forma, presentandose variaciones en las propiedades mecánicas de estos.
Dentro de los tipos de cargas dinámicas podemos mencionar a las vibraciones, los impactos, lascargas producidas por ráfagas (en el caso de un avión), etc.

Téngase en cuenta que los efectos dinámicos y térmicos están relacionados principalmente con el tipo de fractura que presentan los materiales. Los efectos térmicos se analizaran posteriormente en el curso.


Relación de carga o velocidad de aplicación de carga

Con este concepto nos referimos a la relación del estado de carga conrespecto al tiempo, es decir la rapidez con la que se aplica una carga:


Relación de deformación o velocidad de aplicación de la deformación

Definiremos a la relación de deformación como la variación de la deformación especifica del material en la unidad de tiempo:
(Relación de deformación (Relación de deformación
por tracción o compresión) por corte)Nótese que estas ecuaciones son validas tanto para analisis cuasiestaticos como dinamicos.


Post - Efecto Elástico (Elasticidad retrasada o demorada)

Así se le llama a la variación transitoria de la deformación en el tiempo.
El post efecto elástico o elasticidad retardada es un efecto que se produce por la aplicación de cargas dinámicas que produce una deformación transitoria (en el tiempo)diferente a la obtenida en los ensayos cuasiestaticos.
Se lo llama post efecto elástico porque es el efecto en el rango elástico que sucede luego de ser aplicada la carga (de manera rápida) y luego ser sostenida en el tiempo.
Hay varios fenómenos que presentan elasticidad demorada. Para explicarlo se tomará como ejemplo un tipo de post – elásticos que resulta simple de interpretar: el efectotermoelástico.

Sabemos que una deformación en el rango elástico va acompañada de un incremento de volumen y una disminución de temperatura.

Este último efecto lo teníamos en cuenta implícitamente en los ensayos cuasiestaticos, pues lo consideramos isotérmicos: si traccionamos muy despacio una probeta esta se deforma manteniendo un equilibrio térmico con el ambiente. Es decir, la entrega de calordel ambiente (expansión térmica) a la probeta no permite la disminución de su temperatura.

Si se aplica una carga dinámica (dentro del rango elástico) se produce una rápida deformación elástica, no se da tiempo al intercambio de calor con el ambiente (proceso adiabático) provocando una disminución en la temperatura del material y evitando a su vez la expansión térmica del mismo, por lo cual ladeformación es menor.

Si alcanzada esta deformación se mantiene la aplicada en el tiempo (es decir llegado a un determinado valor de tensión ésta se mantiene constante en el tiempo) se producirá un intercambio de calor entre la probeta y el ambiente hasta producirse el equilibrio térmico. Por lo tanto el material aumentará su temperatura y producirá en él la expansión térmica que incrementarásu deformación hasta su máximo coincidiendo con la deformación del proceso isotérmico.

En el proceso inverso sucederá lo mismo, es decir, al aplicar rápidamente la carga, la probeta reducirá su volumen elástica y adiabáticamente hasta  (proceso ideal) tal que en un determinado tiempo el material entregara el calor absorbido (en el proceso anterior) al ambiente produciendo el efecto inversoa la expansión térmica y reduciendo su volumen hasta el mínimo (hasta que la deformación sea cero).
Fig. 1
(Debe tenerse presente que el proceso esta graficado a gran escala pues este efecto es muy pequeño).

El gráfico anterior es una aproximación para explicar el efecto termoelástico. En realidad el proceso en materiales con estructura cristalina es muy pequeño,...