propiedades mecanicas

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES
Muchos materiales cuando están en servicio están sujetos a fuerzas o cargas. En tales
condiciones es necesario conocer las características del material para diseñar el instrumento
donde va a usarse de tal forma que los esfuerzos a los que vaya a estar sometido no sean
excesivos y el material no se fracture. El comportamiento mecánico de un material esel
reflejo de la relación entre su respuesta o deformación ante una fuerza o carga aplicada.
Hay tres formas principales en las cuales podemos aplicar cargas: Tensión, Compresión y
Cizalladura. Además en ingeniería muchas cargas son torsionales en lugar de sólo cizalla.
(figura 1)

Figura 1. Tipos de fuerzas o cargas aplicadas a los materiales. a) ilustración esquemática
de cómo una fuerzade tensión produce una elongación y una deformación positiva lineal.
Las lineas punteadas representan la forma antes de la deformación; las líneas sólidas
representan el cuerpo depuse de la deformación. b) Ilustración esquemática de cómo una
carga de compresión produce contracción y deformación lineal negativa. c) Representación
esquemática de esfuerzo de cizalladura d) Representaciónesquemática de deformación
torsional producida por un torque T.

CONCEPTOS DE TENSIÓN Y DEFORMACIÓN

Tensión. Consideremos una varilla cilíndrica de longitud lo y una sección transversal de
área Ao sometida a una fuerza de tensión uniaxial F, como se muestra en la figura 2.

Figura 2. a) Barra antes de aplicarle la fuerza b) Barra sometida a una fuerza de tensión
uniaxial F que alarga la barra delongitud lo a l
Por definición, la tensión σ en la barra barra es igual al cociente entre la fuerza de tensión
uniaxial media F y la sección transversal original Ao de la barra.

σ=

F N
Ao  m 2 

Deformación o alargamiento: Cuando se aplica a una barra una fuerza de tensión uniaxial,
tal como se muestra en la figura 2, se produce una elongación de la varilla en la dirección
de lafuerza. Tal desplazamiento se llama deformación. Por definición, la deformación
originada por la acción de una fuerza de tensión uniaxial sobre una muestra metálica, es el
cociente entre el cambio de longitud de la muestra en la dirección de la fuerza y la longitud
original.
l − l o ∆l  m 
=
lo
l o  m 
donde: l es la longitud después de la acción de la fuerza
lo es la longitudinicial de la pieza
ξ=

Normalmente la deformación se determina mediante el uso de una pequeña longitud,
normalmente de 2 pulgadas, que se denomina longitud de calibración, dentro de una
muestra más larga, por ejemplo de 8 pulgadas.

Como puede deducirse de la fórmula, la deformación es una magnitud adimensional. En la
práctica, es común convertir la deformación en un porcentaje dedeformación o porcentaje
de elongación
% deformacion = deformación × 100% = % elongación
DEFORMACIÓN ELÁSTICA Y PLÁSTICA
Cuando una pieza se somete a una fuerza de tensión uniaxial, se produce una deformación
del material. Si el material vuelve a sus dimensiones originales cuando la fuerza cesa se
dice que el material ha sufrido una DEFORMACIÓN ELASTICA. El número de
deformaciones elásticas en unmaterial es limitado ya que aquí los átomos del material son
desplazados de su posición original, pero no hasta el extremo de que tomen nuevas
posiciones fijas. Así cuando la fuerza cesa, los átomos vuelven a sus posiciones originales
y el material adquiere su forma original.
Si el material es deformado hasta el punto que los átomos no pueden recuperar sus
posiciones originales, se dice que haexperimentado una DEFORMACIÓN PLASTICA.

ENSAYO DE TENSIÓN Y DIAGRAMA DE TENSIÓN DEFORMACIÓN
El ensayo de tensión se utiliza para evaluar varias propiedades mecánicas de los materiales
que son importantes en el diseño, dentro de las cuales se destaca la resistencia, en
particular, de metales y aleaciones.
En este ensayo la muestra se deforma usualmente hasta la fractura incrementando...