Mecanica del medio

PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES
El diseño de maquinas y estructuras requiere, Para su correcto funcionamiento, que comprendamos el comportamiento mecánico de los materiales que su utilicen. En el caso ordinario, la única forma de determinar cómo se comportan los materiales cuando se someten a cargas es efectuar experimentos en laboratorio. El procedimiento normal es colocar probetas ( oespecímenes o muestras) pequeñas del material en maquinas de prueba, aplicar las cargas y medir entonces las deformaciones resultantes ( a través de cambios de longitud y cambios de diámetro en la sección transversal de las muestras).
El espécimen de tensión normal según (ASTM), tienen diámetro de 0.505 pulg, y una longitud calibrada de 2.0 pulg entre las marcas de calibración, que son lospuntos donde se fijan los brazos del extensómetro al espécimen.
En una prueba estática, la carga se aplica en forma gradual la rapidez de la carga no tienen interés por qué no afecta el comportamiento del espécimen. Sin embargo en una prueba dinámica la carga se aplica con rapidez y a veces en forma cíclica. Como la naturaleza de una carga dinámica afecta las propiedades de los materiales, también sedebe medir la velocidad o tasa de carga.
Las pruebas de compresión en materiales se acostumbran realizar en pequeños especímenes en forma de cubo o cilindro circular .por ejemplo, los cubos deben tener 2.0 pulg de lado y los cilindros pueden tener 1 pulg de diámetro y longitudes de 1 a 12 pulg. Se mide tanto la carga que aplica la maquina como el acortamiento del espécimen.
DIAGRMASESFUERZO-DEFORMACION UNITARIA
En general , los resultados de las pruebas dependen de las dimensiones del espécimen que se este probando. Como no es probable que se diseñe una estructura que tenga sus partes con el mismo tamaño que los especímenes de una prueba, se deben expresar los resultados de las pruebas en una forma que se apliquen a miembros de cualquier tamaño. Una forma sencilla de lograr esteobjetivo es convertir los resultados de la prueba en esfuerzos y deformaciones unitarias.
El esfuerzo axial σ en un espécimen de prueba se calcula dividiendo la carga axial P entre el área transversal A. Cuando en el cálculo se usa el área inicial del espécimen al esfuerzo se le llama esfuerzo nominal. Un valor mas exacto del esfuerzo axial se llama esfuerzo real o esfuerzo verdadero y se puedecalcular a partir del área real de la barra, en su sección transversal donde sucede la fractura.
La deformación unitaria axial promedio ε en el espécimen de prueba se determina dividiendo el alargamiento medio δ entre las marcas de calibración, entre la longitud calibrada L. si en el cálculo se usa la longitud calibrada inicial , se obtiene la deformación unitaria nominal. Ya que la distancia entre lasmarcas de calibración aumenta a medida que se aplica la carga de tensión, se puede calcular la deformación unitaria real.
Después de hacer una prueba de tensión o de compresión y de determinar el esfuerzo y la deformación con distintas magnitudes de carga se puede trazar un diagrama de esfuerzo-deformación unitaria que es una característica del material que se prueba en particular y contieneinformación importante acerca de las propiedades y comportamiento mecánico de materiales ingenieriles.
El primer material que describiremos será el acero dulce o estructural, llamado también acero suave, acero común o acero al bajo carbono. El acero es uno de los materiales de aplicación más extensa y se le encuentra en edificios, puentes, grúas, barcos, torres, vehículos y muchas otrasconstrucciones. En la siguiente figura se muestra el diagrama de esfuerzo-deformación unitaria en tensión de un acero estructural característico. Las deformaciones unitarias se grafican en el eje horizontal y los esfuerzos en el eje vertical.

Los metales que, como el acero estructural, sufren grandes deformaciones permanentes antes de fallar, se consideran dúctiles. Por ejemplo, la ductilidad es la...