Resistencia

Republica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para La Defensa
Universidad Experimental Politécnica de La Fuerza Armada Nacional
Núcleo La Isabelica

Resistencia de los Materiales

Diagrama Esfuerzo - deformación (σ - ε) del acero.

Al resolver los problemas de la Resistencia de Materiales nos encontramos con la necesidad de tener ciertos datos experimentalesprevios sobre los cuales se pueda basar la teoría. Por ejemplo, para poder establecer la ley de Hooke se hace necesario conocer el módulo E, el cual debe determinarse experimentalmente.

Para obtener los datos antes mencionados se pueden realizar distintos tipos de ensayo, de los cuales uno muy difundido es el de tracción. Para este ensayo usualmente se emplean probetas especiales, queconsisten en barras de sección circular, las cuales son estiradas en una máquina especialmente diseñada para el ensayo. Cuando una barra está sometido a un esfuerzo axial P, aparecen internamente tensiones normales σ calculables a través de la siguiente expresión:
σ = P
Ω

Dónde Ω es el área de la sección transversal de la barra. Sabemos tambiénque se originan desplazamientos δ. Si entonces se miden los valores (P; δ) para cada escalón de carga, se pueden graficar los valores (σ ; ε), que se evalúan mediante las expresiones ya conocidas.

Para el caso del acero común, también llamado acero dulce, que es de bajo contenido de carbono, el diagrama tenso-deformación resulta como el de la figura siguiente:

Diagrama Tensión-Deformaciónpara el Acero Dulce

En este diagrama pueden distinguirse ciertas zonas con determinadas características:

a) Período elástico: Este período queda delimitado por la tensión σe (límite de elasticidad). El límite de elasticidad se caracteriza porque, hasta llegar al mismo, el material se comporta elásticamente, es decir que producida la descarga, la probeta recupera sulongitud inicial. En la práctica, este límite se considera como tal cuando en la descarga queda una deformación especifica remanente igual al 0.001 %. Este período comprende dos zonas: la primera, hasta el σp (límite de proporcionalidad), dónde el material verifica la ley de Hooke. La segunda entre σp y σe, si bien es elástica, no manifiesta proporcionalidad entre tensiones y deformaciones.

En laprimera zona: dσ = σ = E
dε ε

En la segunda zona: dσ = σ = E = f (ε) ; Módulo de elasticidad
dε ε

En general, los límites de proporcionalidad y de elasticidad difieren muy poco entre sí.

b) Período elasto-plástico: Para valores de tensión superiores al límite elástico, la pieza si fuera descargada norecobraría su dimensión original, apreciándose una deformación remanente acorde con la carga aplicada. A medida que aumenta la solicitación, la gráfica representativa es la de una función para la cual disminuye el valor de su Tangente, tendiendo a anularse en el tramo final del período, al cual se llega con un valor de tensión que se indica como σf (tensión de fluencia).

c)Período plástico (fluencia): Una vez arribado al valor de tensión σf (límite de fluencia), el material fluye, es decir, aumentan las deformaciones sin que existe aumento de tensión. En realidad este fenómeno no es tan simple, ya que puede verse que la tensión oscila entre dos valores límites y cercanos entre sí, denominados límites de fluencia superior e inferior, respectivamente.
La tensión deproporcionalidad resulta ser aproximadamente el 80% de la tensión de fluencia.

σp≅0.8σF

d) Período de endurecimiento y de estricción: Como consecuencia de un reacomodamiento cristalográfico, luego de la fluencia el material sufre un re- endurecimiento, que le confiere la capacidad de incrementar la resistencia, es decir, puede admitir un incremento de carga. Sin embargo en este período...