Efectos Dinamicos 2013 1

Introduccin En cursos anteriores se ha estudiado a los materiales con la aplicacin de cargas estticas o cuasiestticas. Sin embargo ante la presencia de cargas dinmicas los materiales ya no se comportan de la misma forma, presentandose variaciones en las propiedades mecnicas de estos. Dentro de los tipos de cargas dinmicas podemos mencionar a las vibraciones, los impactos, las cargasproducidas por rfagas (en el caso de un avin), etc. Tngase en cuenta que los efectos dinmicos y trmicos estn relacionados principalmente con el tipo de fractura que presentan los materiales. Los efectos trmicos se analizaran posteriormente en el curso. Relacin de carga o velocidad de aplicacin de carga Con este concepto nos referimos a la relacin del estado de carga con respecto al tiempo, es decir larapidez con la que se aplica una carga Relacin de deformacin o velocidad de aplicacin de la deformacin Definiremos a la relacin de deformacin como la variacin de la deformacin especifica del material en la unidad de tiempo (Relacin de deformacin (Relacin de deformacin por traccin o compresin) por corte) Ntese que estas ecuaciones son validas tanto para analisiscuasiestaticos como dinamicos. Post - Efecto Elstico (Elasticidad retrasada o demorada) As se le llama a la variacin transitoria de la deformacin en el tiempo. El post efecto elstico o elasticidad retardada es un efecto que se produce por la aplicacin de cargas dinmicas que produce una deformacin transitoria (en el tiempo) diferente a la obtenida en los ensayos cuasiestaticos. Se lo llama post efectoelstico porque es el efecto en el rango elstico que sucede luego de ser aplicada la carga (de manera rpida) y luego ser sostenida en el tiempo. Hay varios fenmenos que presentan elasticidad demorada. Para explicarlo se tomar como ejemplo un tipo de post elsticos que resulta simple de interpretar el efecto termoelstico. Sabemos que una deformacin en el rango elstico va acompaada de un incremento devolumen y una disminucin de temperatura. Este ltimo efecto lo tenamos en cuenta implcitamente en los ensayos cuasiestaticos, pues lo consideramos isotrmicos si traccionamos muy despacio una probeta esta se deforma manteniendo un equilibrio trmico con el ambiente. Es decir, la entrega de calor del ambiente (expansin trmica) a la probeta no permite la disminucin de su temperatura. Si se aplica unacarga dinmica (dentro del rango elstico) se produce una rpida deformacin elstica, no se da tiempo al intercambio de calor con el ambiente (proceso adiabtico) provocando una disminucin en la temperatura del material y evitando a su vez la expansin trmica del mismo, por lo cual la deformacin es menor. Si alcanzada esta deformacin se mantiene la aplicada en el tiempo (es decir llegado a undeterminado valor de tensin sta se mantiene constante en el tiempo) se producir un intercambio de calor entre la probeta y el ambiente hasta producirse el equilibrio trmico. Por lo tanto el material aumentar su temperatura y producir en l la expansin trmica que incrementar su deformacin hasta su mximo coincidiendo con la deformacin del proceso isotrmico. Fig. 1 (Debe tenersepresente que el proceso esta graficado a gran escala pues este efecto es muy pequeo). El grfico anterior es una aproximacin para explicar el efecto termoelstico. En realidad el proceso en materiales con estructura cristalina es muy pequeo, casi inmensurable. En otros materiales como gomas y plsticos el efecto se ve como un ciclo de carga y otro de descarga. En continuos ciclos de carga y descarga(dinmica) esta ltima grfica puede ser representada como un ciclo de histieresis en la cual el rea encerrada representa la energa disipada como friccin interna por unidad de volumen. El rea de este proceso depender de la frecuencia con que son aplicadas las cargas cclicas adems del tipo de material y tratamiento trmico. A frecuencias muy bajas (carga y descarga muy lenta) se aproximara a un proceso...