Elasticidad:

Definicin:

Elasticidad es la propiedad de los materiales que les permite recuperar su

forma y dimensiones originales una vez se retira la carga. Una elasticidad perfecta

implica entonces el cumplimiento de la Ley de Hooke, que establece una

proporcionalidad entre las tensiones o esfuerzo y las deformaciones, siendo el

mdulo de elasticidad o mdulo de Young la constante de proporcionalidad.

Un material elstico no cumple necesariamente la ley de Hooke. No

obstante, todo material que cumple dicha ley es elstico.

Mdulo de elasticidad o de Young:

Definicin:

Es aquel que nos dice que tan rgido es un material , es decir la capacidad

de oponerse a las deformaciones de ese material. Consideremos una barra de

longitud inicial sometida a la accin de fuerzas axiales. Esta pieza por accin de

la fuerza sufre un alargamiento .

La relacin

, deformacin especifica unitaria, la identificamos con la letra

griega psilon ; admitiendo para el material el cumplimiento de la ley de Hooke, la

tensin ser entonces descrita por la expresin:

Proporcional a la deformacin :

Dnde:

Tomando en cuenta que:

La pendiente inicial de la grfica nos dice cmo varan las deformaciones

unitarias al incrementarse los esfuerzos. Para varios materiales esta primera parte

de la grfica es lineal presentndose por tanto una relacin directa entre Esfuerzo

y Deformacin. Si escribimos la ecuacin de la recta correspondiente obtendremos

la expresin de la ley de Hooke, la cual es:

Siendo , la pendiente de la recta. Este valor que es caracterstico de cada

material y se conoce como el mdulo de elasticidad o mdulo de Young.

Ductilidad:

Definicin:

Se define como ductilidad a la propiedad de aquellos materiales que, bajo la

accin de una fuerza, pueden deformarse sin llegar a romperse, esto quiere decir

que los materiales dctiles pueden experimentar importantes deformaciones antes

de romperse. La ductilidad mide en si la capacidad que poseen los materiales de

deformarse antes de sufrir una rotura o romperse; los materiales que poseen esta

caracterstica muestran una rotura fsica producto de una considerable

deformacin.

Los materiales dctiles toleran mtodos de fabricacin por deformacin

plstica y soportan una mayor cantidad de uso, ya que se deforman antes de

romperse. Es necesario aplicar una gran fuerza para romper un material dctil

porque sus tomos se deslizan unos sobre otros estirando el material sin llegar a

romperse. Aunque los materiales dctiles tambin pueden llegar a romperse bajo

el esfuerzo adecuado, esta rotura slo sucede tras producirse grandes

deformaciones.

Fragilidad:

Definicin:

Es la propiedad que poseen aquellos materiales que a diferencia de los

materiales dctiles pueden fracturarse o romperse con escasa deformacin o

simplemente se rompen sin deformarse.

Esta propiedad es contraria a lo que es la tenacidad por la particularidad

que tiene de provocar que se absorba poca energa por parte del material

Factor de seguridad:

Definicin:

El factor de seguridad es en si la cantidad de previsiones que se han de

tomar para evitar al mximo que no se produzcan fallas que pongan en riesgo la

seguridad, todo esto ya que a pesar de su gran precisin la ingeniera no es una

ciencia exacta, este factor o factores de seguridad son implementados por las

siguientes razones:

a) Incertidumbre en cuanto a las cargas a considerar:

Nunca ser posible calcular al cien por ciento las cargas mximas que

actan o pueden actuar sobre una estructura durante su vida til, todo esto a

pesar de la gran cantidad de herramientas de calculo que se poseen y los datos e

informacin conocida o que se pueda generar en un laboratorio.

b) Incertidumbre en cuanto a las propiedades mecnicas de los

materiales:

Dichas propiedades se calculan a partir de un anlisis matemtico y

estadstico de la informacin obtenida de ensayos realizados a los materiales que

se desean utilizar. Entonces tomando en cuenta la veracidad que pueda o no tener

la informacin obtenida de la muestra de dichos materiales (que puede o no ser

correcta) se concluye que hay un margen de error que puede presentarse

entorpeciendo, obstaculizando y poniendo en peligro el correcto desarrollo del

trabajo.

c) Incertidumbre en la precisin de los clculos:

Como se sabe la mayora de las tcnicas y clculos en ingeniera parten de

modelos matemticos que se desarrollan para poder analizar y representar tanto

un problema como su solucin, pero no todos esos modelos representan

adecuadamente el problema y el mundo real lo cual puede llevarnos a cometer

errores, tomando en cuenta tambin que existe el factor humano, y que a pesar

del avance de la tecnologa siempre existir.

d) Incertidumbre en cuanto a las dimensiones de los elementos

estructurales:

El hecho de que el diseo de los elementos de una estructura o pieza parta

de la realizacin de planos, abre un camino por el cual podra colarse espacio para

los errores tanto de fabricacin como de construccin y manufactura que

entorpezcan o intervengan en la exactitud de las dimensiones con que se

construyan dichos elementos para con las mostradas en un plano. Algunos

factores de seguridad se toman en:

Esfuerzos admisibles:

Este se toma de forma que a pesar de que se conoce la resistencia de un

material, por motivos de seguridad se le pone a trabajar a un esfuerzo menor para

cubrir todas las posibles fallas que puedan presentarse. El esfuerzo admisible

puede calcularse analticamente con la siguiente expresin, donde tomamos en

cuenta el factor de seguridad que siempre es mayor que uno:

Mtodos probabilsticos:

Se emplean para calcular la probabilidad de que falle cierta estructura,

construccin o pieza, entonces siguiendo la lgica, mientras ms pequea sea esa

probabilidad ms alto ser el factor de seguridad.

Diseo por estados lmite:

Aqu se toman en cuenta todas las normativas legales que poseen todas las

naciones en cuanto al diseo, estructuracin y construccin, estas normativas se

desarrollaron con el objetivo de establecer mrgenes de seguridad de acuerdo al

sitio o ubicacin geogrfica donde se planea realizar cierta construccin.

Falla:

Definicin:

Una falla se define como el estado inadecuado que alcanza un cuerpo,

siendo dicho estado de deformacin o rotura.

Falla por fatiga:

Es la que ocurre cuando un material sufre un desfallecimiento al estar

sometido a esfuerzos variables que hace que se rompa antes de la tensin de

rotura e incluso a veces antes del lmite elstico.

El mtodo de clculo fundamental y ms difundido de los coeficientes de

seguridad es el basado en las tensiones. Segn este mtodo, el clculo de la

resistencia se realiza controlando el valor de la tensin mxima que se produce en

cierto punto de una estructura. La tensin mxima de trabajo no debe superar

cierto valor tal que:

Dnde:

: Cierto valor lmite de la tensin para el material dad.

: Un nmero mayor que la unidad denominado coeficiente de seguridad.

La eleccin del coeficiente de seguridad depende del mayor o menor grado

de incertidumbre que exista en un problema, y se realiza basndose en toda una

serie de criterios, en general probabilsticos. Una expresin que es usada con

frecuencia para dar un concepto del coeficiente de seguridad, es que ste

representa el incremento que debera tener el estado de cargas para producir el

colapso de la pieza.

Falla por Creep:

Definicin:

Es un mecanismo de fallo por rotura de los materiales. La mayor parte de

los materiales metlicos no se pueden utilizar para aplicaciones estructurales

cuando su temperatura se eleva por encima de 0,50,6 porque se deforma

plstica e intergranularmente, llegando a producirse la rotura.

Los materiales estructurales estn sometidos generalmente a cargas por

debajo del lmite elstico. En este caso se produce deformacin plstica

permanente a cargas por debajo del lmite elstico de los materiales.

A esta deformacin plstica e intergranular dependiente del tiempo que se

da en materiales por debajo de su lmite elstico se denomina termofluencia o

creep. La termofluencia se da para condiciones de baja tensin y largo tiempo a

elevadas temperaturas. La temperatura a partir de la cual este efecto empieza a

producirse depende del tipo de material.

Esfuerzo de trabajo:

Definicin:

Se define como aquel esfuerzo que ha de estar por debajo del lmite elstico y del

punto de proporcionalidad para que pueda ser vlida la ley de Hooke. Debido a

esto se hace uso de un factor de seguridad, y que es muy difcil determinar ese

punto, por lo tanto se divide el punto cedente por ese factor, para as poder

obtener aquel esfuerzo admisible, que viene dado por la siguiente expresin:

Alteracin del diagrama esfuerzo deformacin:

Al resolver los problemas nos encontramos con la necesidad de tener

ciertos datos experimentales previos sobre los cuales se pueda basar la teora, por

ejemplo, para poder establecer la ley de Hooke se hace necesario conocer el

mdulo , el cual debe determinarse experimentalmente.

Para obtener los datos antes mencionados se pueden realizar distintos tipos

de ensayos, de los cuales uno muy realizado es el ensayo de traccin, para este

ensayo usualmente se emplean probetas especiales, que consisten en barras de

seccin circular, las cuales son estiradas en una mquina especialmente diseada

para el ensayo, a medida que se realiza el ensayo el diagrama esfuerzo -

deformacin va cambiando, y si tomamos este ensayo como punto de partida para

analizar cmo se altera y varia la curva del diagrama y tambin como varia el

diagrama en si nos podemos dar cuenta de la cantidad de regiones de gran

importancia que aparecen en dicho diagrama a medida que la curva varia su

direccin entre los ejes de las ordenadas donde se ubica el esfuerzo ( ) y las

abscisas donde se ubica la deformacin ( ), el recorrido de dicha curva sigue y

pasa por los siguientes periodos que ocupan una zona del mismo nombre del

periodo en el diagrama esfuerzo deformacin:

a) Perodo elstico:

Este es el perodo inicial y queda delimitado por la tensin (lmite de

elasticidad). El lmite de elasticidad se caracteriza porque, hasta llegar al mismo, el

material se comporta elsticamente, es decir que producida la descarga, la

probeta recupera su longitud inicial.

b) Perodo elasto-plstico:

En este periodo la pieza si fuera descargada no recobrara su dimensin

original, aprecindose una deformacin remanente acorde con la carga aplicada.

c) Perodo plstico (fluencia):

Llegando a este periodo el material fluye, es decir, aumentan las

deformaciones sin que exista aumento de esfuerzo o tensin.

d) Perodo de endurecimiento y de estriccin:

En este periodo, como consecuencia de un reacomodamiento

cristalogrfico, 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 perodo las deformaciones son muy

pronunciadas.

Todos estos periodos mencionados se ejemplifican de una mejor manera en

el mismo diagrama esfuerzo deformacin que vamos a mostrar a continuacin:

http://es.thefreedictionary.com/fragilidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Ductilidad

http://definicion.de/ductilidad/

http://es.wikipedia.org/wiki/Fragilidad

http://www.bdigital.unal.edu.co/5855/1/jorgeeduardosalazartrujillo20072_Parte1.pd

f

http://resistenciadematerialesiupsm.blogspot.com/2009/09/comportamiento-

elastico-y-plastico-de.html

http://es.thefreedictionary.com/fragilidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ductilidadhttp://definicion.de/ductilidad/http://es.wikipedia.org/wiki/Fragilidadhttp://www.bdigital.unal.edu.co/5855/1/jorgeeduardosalazartrujillo20072_Parte1.pdfhttp://www.bdigital.unal.edu.co/5855/1/jorgeeduardosalazartrujillo20072_Parte1.pdfhttp://resistenciadematerialesiupsm.blogspot.com/2009/09/comportamiento-elastico-y-plastico-de.htmlhttp://resistenciadematerialesiupsm.blogspot.com/2009/09/comportamiento-elastico-y-plastico-de.html