Resisstencia de los materiales

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.
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Figura 2. a) Barra antes de aplicarle la fuerza b) Barra sometida a una fuerza de tensión uniaxial F que alarga la barra de longitud lo a l
Por definición, la tensión s en la barra barra esigual al cociente entre la fuerza de tensión uniaxial media F y la sección transversal original Ao de la barra.
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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.
Normalmente la deformación se determina mediante el uso de unapequeña 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 de deformación o porcentaje de elongación
% deformación = deformación ´ 100% =% elongación

Ensayo detracción y deformación
El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de deformación en un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas (ε = 10–4 a 10–2 s–1).
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[pic]Máquina para ensayo de tracción por computadora.
En un ensayo de tracción pueden determinarse diversas características de los materiales elásticos:
• Módulo de elasticidad o Módulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior.

• Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razón entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento de las longitudes transversales a la direcciónde la fuerza.

• Límite de proporcionalidad: valor de la tensión por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada.

• Límite de fluencia o límite elástico aparente: valor de la tensión que soporta la probeta en el momento de producirse el fenómeno de la cedencia o fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas yplásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada.

• Límite elástico (límite elástico convencional o práctico): valor de la tensión a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en función del extensómetro empleado.

• Carga de rotura o resistencia a tracción: carga máxima resistida por laprobeta dividida por la sección inicial de la probeta.

• Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posición está normalizada y se expresa en tanto por ciento.

• Estricción: es la reducción de la sección que se produce en la zona de la rotura.

Normalmente, el límite de proporcionalidad no suele determinarse ya que carecede interés para los cálculos. Tampoco se calcula el Módulo de Young, ya que éste es característico del material; así, todos los aceros tienen el mismo módulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes.
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|Probeta de cobre antes del ensayo detracción. |Probeta de cobre fractura después del ensayo de tracción. |

En el ensayo se mide la deformación (alargamiento) de la probeta entre dos puntos fijos de la misma a medida que se incrementa la carga aplicada, y se representa gráficamente en función de la tensión (carga aplicada dividida por la sección de la probeta). En general, la curva tensión-deformación así...