CÁTEDRAS: MECÁNICA DE LOS MATERIALES I/ RESISTENCIA DE MATERIALES I

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- Se suele usar en materiales frágiles.

- La resistencia en compresión de todos los materiales siempre es mayor o igual que en tracción.

- Para un acero dado, la resistencia a la fluencia es la misma tanto a tensión como compresión. No ocurre estricción.

- Para la mayoría de los materiales dúctiles, la resistencia última a compresión es mucho mayor que la resistencia última a tensión.

- El concreto es un material frágil con diferentes propiedades a tensión y a compresión.

El ensayo de torsión.

Los ensayos de torsión se utilizan para probar la resistencia de ejes y otras piezas que deben trabajar a torsión, obteniéndose información relevante en cuanto a:

- La determinación de las propiedades mecánicas de los materiales sometidos a torsión.

- La diferenciación de la zona de elasticidad y de la zona de plasticidad de los metales sometidos a dicho esfuerzo.

- La construcción e interpretación del gráfico esfuerzo cortante versus deformación angular unitaria para cargas torsionales.

- La medición de los esfuerzos de fluencia o resistencia de fluencia de los materiales.

- Las posibles diferencias que presentan los diversos materiales en cuanto a ductilidad y fragilidad (refiriéndose a su tolerancia a la deformación).

- El análisis del comportamiento de las secciones transversales en la prueba.

- La determinación del tipo de ruptura que se presenta en dicho ensayo.

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Figura 4. Probeta que se usa en la prueba de torsión. Debe prepararse previamente. Primero, se deben tomar las respectivas medidas dimensionales (diámetro y longitud de la sección reducida). Luego, se le debe trazar una línea recta con un marcador permanente de punta delgada a lo largo de la sección cilíndrica reducida (esto permite visualizar de manera fácil la deformación de la probeta de deformación.) Tomada de guía de laboratorio Mecánica de Materiales I. Disponible en http://www.udistrital.edu.co:8080/

El procedimiento consiste en colocar una probeta previamente preparada (ver figura 4) en una máquina de torsión (ver figura 5). Se comienza a girar gradualmente la perilla que va incrementando el torque hasta lograrse la fractura de la probeta. Para cada incremento del torque se toman los datos correspondientes.

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Figura 5. Máquina para ensayo de torsión. En las copas se colocan, bien sujetas, las probetas. Con ayuda del tacómetro medimos el ángulo de torsión del material, expresado en revoluciones. Tomada de guía de laboratorio Mecánica de Materiales I. Disponible en http://www.udistrital.edu.co:8080/

El ensayo de flexión.

El ensayo de flexión es complementario al ensayo de tracción. Se efectúa en piezas que van a ser sometidas a flexión. Las probetas pueden ser de sección circular, cuadrada o rectangular. Consiste en someter a la probeta, previamente apoyada en sus extremos, a un esfuerzo aplicado en el centro o en cualquier punto separado a una distancia determinada de los apoyos (Ver figura 6)

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Figura 6. Barra de sección rectangular sometida a un ensayo de flexión.

Los objetivos del ensayo de flexión son principalmente dos:

- Determinar una curva carga-desplazamiento del prototipo.

- Determinar la distribución de deformaciones y tensiones.

Una máquina cualquiera para ensayos de flexión es mostrada en la figura 7. Este sistema es usado para estudiar el comportamiento mecánico del prototipo de una barra para estructuras neumáticas

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Figura 7. Estudio del comportamiento mecánico del prototipo de una barra para estructuras neumáticas

EL DIAGRMA ESFUERZO-DEFORMACIÓN.

La elaboración de las gráficas de esfuerzos versus deformaciones permite definir las propiedades mecánicas de los materiales, según sea el tipo de ensayo efectuado. Sin embargo, la gráfica más común usada para definir estas propiedades se realizan en base al ensayo de tracción simple (Ver figura 8), que nos permite darnos cuenta que existen ciertos puntos comunes:

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Figura 8. Diagrama esfuerzo-deformación para un material dúctil sometido a un ensayo de tracción

El diagrama de la figura 6 corresponde para un material dúctil cualquiera donde se especifican los siguientes puntos:

- Límite de proporcionalidad.

- Límite de elasticidad.

- Punto de fluencia o de cedencia.

- Esfuerzo último o límite de resistencia

- Punto de ruptura aparente.

- Punto de ruptura real.

Pero para un material frágil cualquiera, todos estos puntos no son notorios, por ejemplo, el punto de fluencia es característico solo de los materiales dúctiles, los límites de proporcionalidad y de elasticidad son difíciles de obtenerse para lo cual se recurre al método de derivación y el esfuerzo último y punto de ruptura son muy cercanos entre sí que algunas veces pueden considerarse el mismo punto (Véase figura 7).

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Figura 7. Diagrama esfuerzo-deformación para un material dos tipos de materiales frágiles (hierro fundido y concreto) sometidos a un ensayo de tracción

Estos diagramas esfuerzos-deformación son el resultado de los diferentes ensayos experimentales descritos anteriormente. Son llevados a cabo sobre el mismo material, por lo tanto, pueden arrojar diferentes resultados, dependiendo de la temperatura de la probeta y de la velocidad de aplicación de la carga (Beer & Johnston, 2009).

BIBLIOGRAFIA.

Beer & Johnston (2009). Mecánica de Materiales. México: Editorial Mc