MECANICA DE MATERIALES

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

MATERIA: MECANICA DE MATERIALES

DOCENTE: JORGE LUIS GUTIERREZ PLATAS

GRUPO: 050

SEMESTRE: 4°

FRECUENCIA: J (M4-M6)

NOMBRES MATRICULAS DEYSI GUADALUPE SANTOYO CABRERA 1966110 CARLOS URIEL MORENO DOMÍNGUEZ 2078010 JORGE AXEL ESPRONCEDA RODRÍGUEZ 1965626 DIEGO ANTONIO RINCÓN MONARES 1959550 DANIELA PEÑA QUEZADA 1959264 TADEO FELIPE FARFÁN SÁNCHEZ 1968594

FECHA:10/O2/2O22

MECÁNICA DE MATERIALES

• La Mecánica de Materiales es una rama de la mecánica aplicada que trata del comportamiento de los cuerpos sólidos sometidos a varios tipos de carga. • La Mecánica de materiales involucra métodos analíticos para determinar la resistencia, la rigidez, y la estabilidad de varios miembros en un sistema estructural.

FUERZAS INTERNAS

Son las fuerzas que mutuamente se ejercen entre sí o aquellas que unen las partículas que forman un cuerpo rígido. Si su estructura consta de varias partes, la fuerza que mantiene unidas estas partes también se define como una fuerza interna. No se presentan en el exterior.

FUERZAS CENTRICAS

•Una fuerza céntrica es una fuerza que actúa sobre un objeto para mantenerlo en movimiento a lo largo de una trayectoria circular. •Este fuerza es vista en las casas como en las lavadoras y también es usada en l aboratorios de control de calidad, de fábricas que elaboran zumos a base de cítricos, para controlar el nivel de pulpa fina de estos, separando la pulpa fina del zumo exprimido.

FUERZAS EXCENTRICAS

• Una fuerza cuyo punto de aplicación no coincide con un momento sobre una estructura, componente o su sección define una carga. • Este término generalmente se usa para referirse a una sección de barra con un momento definido en relación con un eje que pasa por su centro de gravedad.

CARGA MÁXIMA Y MINÍMA

•Carga Máxima -Es la máxima tensión aplicable sin que se produzcan deformaciones permanentes en el material. Carga de rotura o resistencia a tracción: carga máxima resistida por la probeta dividida por la sección inicial de la probeta. •Carga Mínima -Es la tensión que se aplica para que el cuerpo o el material sea deformado o sea cortado.

ESFUERZO NORMAL

• Se llama esfuerzo normal en una barra a la fuerza que es perpendicular (normal) a una sección recta de la misma.​
• Si la fuerza va contra la sección de la barra se denomina compresión. Si la fuerza sale de la sección se denomina tracción. Ambas situaciones son en principio la misma, pero cambiando simplemente el signo de la fuerza, pero veremos que no es tan simple la cuestión.​

ESFUERZO AXIAL

La carga axial es la fuerza que va dirigida paralelamente al eje de simetría de un elemento que conforma una estructura y actúa directamente sobre el centro axial de un objeto en la dirección del eje longitudinal. Estas fuerzas pueden ser de compresión o de tensión, dependiendo del sentido en el que se ejerza la fuerza.​

ESFUERZO DE CORTE

Cuando la fuerza aplicada es paralela/tangencial al área de superficie de aplicación, entonces el esfuerzo producido se conoce como esfuerzo de corte.​

DEFORMACIÓN

• Los cuerpos completamente rígidos no existen. Todo elemento se deforma ante la presencia de cargas sobre él, aunque sea en una proporción muy pequeña.​
• Deformación Mecánica es cualquier cambio de dimensión o de forma que sufre un material debido a las fuerzas que actúan sobre este.​
• El esfuerzo normal se acompaña de una deformación axial​. Tipos de esfuerzos​:

DEFORMACIÓN BAJO UNA CARGA AXIAL

• La deformación axial es aquella debido a la aplicación de una carga axial F y se basa en la ley de Hook.

• ​​ Recordemos que: La carga axial es la fuerza que va dirigida paralelamente al eje de simetría de un elemento que conforma una estructura.​

• Esfuerzo de tracción: Las fuerzas van en direcciones opuestas.​

Si aplicamos una carga axial de tracción a un cuerpo, observaremos que éste tenderá a alargarse en el sentido de dicha carga.​ ​

• Esfuerzo de compresión: Las fuerzas van hacia la misma dirección.​

Si la carga fuese de compresión, el cuerpo se acortaría en la dirección de la carga.​

La deformación en la barra debido a las tensiones desarrolladas puede ser expresada como​:

LEY DE HOOKE

Esta ley afirma que la deformación elástica que sufre un cuerpo es proporcional a la fuerza que produce tal deformación siempre y cuand o no se sobrepase el límite de elasticidad. De la ley de Hook ob tenemos otra fórmula para obtener la deformación axial.

Sujeta a cargas axiales en puntos intermedios​

Consta de diferentes áreas transversales​

Hecha de diferentes materiales​

MODULO ELÁSTICO

Un módulo elástico es una constante elástica derivada de las propiedades elásticas de los materiales, gases, fluidos y sólidos, que involucra una medida relacionada con la tensión y una medida relacionada con la deformación.​​ ​

Los materiales elásticos isótropos quedan caracterizados por un módulo elástico y un coeficiente elástico (o razón entre dos deformaciones). Es decir, conocido el valor de uno de los módulos elásticos y del coeficiente de Poisso se pueden determinar los otros módulos elásticos. Los materiales ortótropos o anisótropos requieren un número de constantes elásticas mayor.​ Las constantes elásticas que reciben el nombre de módulo como por ejemplo:

Módulo de Young se designa usualmente por K Está asociado directamente con los cambios de longitud que experimenta un cable, un alambre, una varilla, etc. cuando está sometido a la acción de tensiones de tracción o de compresión. Por esa razón se le llama también módulo elástico longitudinal. ​

Es un parámetro característico de cada material que indica la relación existente (en la zona de comportamiento elástico de dicho material) entre los incrementos de tensión aplicados (ds) en el ensayo de tracción y los incrementos de deformación longitudinal unitaria (de) producidos. ​ Equivale a la tangente en cada punto de la zona elástica en la gráfica tensión-deformación (s-e) obtenida del ensayo de tracción.

Es un parámetro característico de cada material que indica la relación existente (en la zona de comportamiento elástico de dicho material) entre los incrementos de tensión aplicados (dδ) en el ensayo de tracción y los incrementos de deformación longitudinal unitaria (de) producidos. ​ Equivale a la tangente en cada punto de la zona elástica en la gráfica tensión-deformación (s-e) obtenida del ensayo de tracción.​

MATERIALES DÚCTILES Y FRAGILES Y EL COMPORTAMIENTO DE ELLOS A ALTA, MEDIA Y BAJO TIEMPO

La tendencia de un material a deformarse de manera significativa antes de fracturarse es una medida de su ductilidad. La ausencia de una deformación significativa antes de la fractura se conoce como fragilidad.​

DUCTILIDAD. Toma un sujetapapeles común (clip), fabricado de alambre de acero dulce. Enderécelo con los dedos. Dóblelo a una nueva forma. Usted estará deformando este alambre de acero dúctil, pero no lo fractura. Está operando entre el punto y y el punto f de la curva esfuerzo-deformación​.

FRAGILIDAD. La falta de un punto de fluencia claramente definido, así como la ausencia de cualquier rango plástico antes de fractura. Repita su experimento del clip, ahora con un palillo de dientes o un cerillo de madera. Cualquier intento de doblarlo dará como resultado su fractura. La madera es un material frágil. Los materiales frágiles no exhiben un punto claro de fluencia, por lo que el limite elástico tiene que definirse como la intersección de la curva esfuerzo-deformación​

DIAGRAMA ESFUERZO VS DEFORMACIÓN

1. Límite de proporcionalidad Cuando un material es sometido a un esfuerzo de tracción, al principio trata de oponerse a la deformación y recobrar su forma original mientras la fuerza no exceda su límite de proporcionalidad. Este es el punto en el que el material está al límite de ser elástico, si el esfuerzo que experimenta se excede, el material aún puede comportarse elásticamente pero ya no recobrar su forma original.

4. Esfuerzo máximo o último En este punto el material a alcanzado su capacidad máxima de resistir al esfuerzo que actúa sobre ella, si la fuerza sigue actuando, entonces a partir de ahora el material colapsará hasta llegar al esfuerzo de rotura.

2. Límite de elasticidad Es cuando se experimenta una deformación aun elástica, esto significa que todavía trata de resistir al esfuerzo y recuperar su forma.

3. Punto de fluencia El punto de fluencia es aquella en el cual, el material deja su propiedad elástica; el esfuerzo ha superado su capacidad y desde este punto en adelante el material se comportará como un material plástico, es decir, ya no trata de recuperar su forma original.

REGIONES DEL DIAGRAMA E-D

5. Esfuerzo de rotura. También conocida como el esfuerzo de fractura; este punto es aquella en la que el material sometido al esfuerzo llega a fracturarse de forma permanente.

Región elástica. En esta región el material presenta un comportamiento plástico, con mayor intensidad entre el punto inicial y el límite de proporcionalidad. Cabe destacar que entre el punto inicial y el punto límite de proporcionalidad se cumple la ley de HOOK que establece que la fuerza de tracción es directamente proporcional a la deformación.

Región plástica Esta región empieza desde que el material llega al punto de fluencia, pasando por el punto de esfuerzo máximo hasta el punto en que se fractura el material. En esta región el material sufre una deformación permanente.

ZONAS DEL DIAGRAMA E-D

Zona de cedencia. En esta zona el material experimenta una deformación permanente plástica con un esfuerzo constante, hasta llegar a un punto en el que para seguir deformando al material requerirá un aumento en la intensidad del esfuerzo que lo deforma.

Zona elástica. Es la zona que anteriormente ya mencionamos, en la que el material se comporta elásticamente.

Zona de estricción. La zona de estricción comprende desde el punto de esfuerzo máximo hasta el punto de esfuerzo de rotura. En esta zona el material no puede soportar ni un esfuerzo constante, solo decreciente; el material empieza a formar un cuello en una región y a partir de ello llega a fracturarse cuando el esfuerzo sigue actuando sobre ella.

Zona de endurecimiento. Esta zona se presenta después de que el material haya experimentado una deformación con esfuerzo constante, el material experimenta una deformación y al mismo tiempo experimenta un endurecimiento, es decir aumenta su grado de dureza hasta llegar al punto de esfuerzo máximo.

ENSAYO DE TENSIÓN

Consta de realizar una prueba destructiva para poder obtener, interpretar y analizar algunas propiedades mecánicas del material como lo pueden ser el módulo de elasticidad, esfuerzo de fluencia, esfuerzo máximo, esfuerzo de rotura y porcentaje de elongación.​ Se utilizan unas probetas para realizar dicho ensayo.

ENSAYO DE COMPRESIÓN

Este tipo de ensayos consta en determinar la resistencia de un material ante un esfuerzo o carga por compresión, también conocidos como los limites de proporcionalidad elasticidad y fluencia. Se utiliza una probeta como material.​

FATIGA

• Es el fenómeno que provoca la fractura de un material al que es sometido a difer entes esfuerzos. Factores que lo causan:
• ​Concentrados de tensiones. ​
• Cargas aplicadas sobre la estructura.
• ​ Fenómenos desgastantes​.
• La falla por fatiga se refiere a la deformación plástica o la ruptura de un componente bajo carga cíclica​.

ENSAYO DE FATIGA

El objetivo de este ensayo es poder determinar la cantidad de ciclos a un determinado esfuerzo de tensión que puede soportar el material antes de llegar a sufrir lo que se conoce como falla por fatiga. A su vez, se utiliza la probeta o muestra​.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN