FACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA PROFESIONAL DE

INGENIERÍA CIVIL

TEMA DE EXPOSICIÓN: DEFORMACIONES POR TEMPERATURA

ÁREA:RESISTENCIA DE MATERIALES I

DOCENTE:SOTELO URBANO JOHANNA DEL CARMEN

INTEGRANTES: LOYOLA REAL JUNIOR

AYASTA UBILLUS RICHARD NUÑEZ CALLE MELVER GUTIERREZ HUAYANAY

ALVARADO MORALES NELSI

INTRODUCCIÓNUn material puede presentar

deformaciones, si la temperatura de este cambia. Cuando la temperatura de un material varia, se produce un cambio en sus dimensiones (dilata o contrae), y a menudo deforma, lo anterior se conoce como dilatación térmica.

Cuando se recupera la temperatura inicial, se recuperan las dimensiones y la forma, y por tanto, el fenómeno es reversible. Cuando un material se calienta, se expande, si la expansión no es restringida, las dimensiones del material se incrementan, pero no se genera ningún esfuerzo. Pero si se restringe la deformación en el material, se impedirá que sus dimensiones cambien, por lo que se presentarán esfuerzos en la misma.

DEFORMACIÓN POR TEMPERATURA

Cuando un material se calienta, se expande, si la expansión no es restringida, las dimensiones del material se incrementan, pero no se genera ningún esfuerzo. Pero si se restringe la deformación en el material, se impedirá que sus dimensiones cambien, por lo que se presentarán esfuerzos en la misma.

En el caso de los materiales isotrópicos homogéneos, un cambio de temperatura origina una deformación lineal uniforme en todas direcciones. Una maquinaria o estructura podría deformarse o verse sometida a esfuerzos debido a los cambios de temperatura.

Coeficiente de expansión térmica

El coeficiente de expansión térmica rige la deformación y el esfuerzo térmicos que experimentó un material. “El coeficiente de expansión térmica es la propiedad de un material que indica la cantidad de cambio unitario dimensional con un cambio unitario de temperatura”.

De la definición anterior, se desprende el cambio de longitud de un miembro estructural, se define como

DondeL= longitud original del miembro estructural.

t = cambio de temperatura

De forma general, durante una transferencia de calor, la energía que está almacenada en los enlaces intermoleculares entre dos átomos cambia. Cuando la energía almacenada aumenta, también lo hace la longitud de estos enlaces.

Así, los sólidos normalmente se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse; este comportamiento de respuesta ante la temperatura se expresa mediante el coeficiente de expansión térmica (típicamente expresado en unidades de °C-1)

A continuación se presentan algunos valores del coeficiente de expansión térmica de acuerdo al material.

Esfuerzo térmico

Es la relación entre la deformación unitaria y de expansión y el cambio de temperatura de un cuerpo. Se da cuando la pieza que se dilata o contrae se restringe, no se permite su deformación

Se tiene que

Entonces:

Por lo tanto la deformación unitaria térmica queda definida como

ЄT = α ΔT Donde: ЄT Deformación unitaria térmica α Coeficiente de dilatación térmica ΔT Cambio de temperatura

CONCLUSIONES

Como podemos observar cuando un material se ve sometido a un cambio de temperatura, se deformará libremente sin someterse a esfuerzos si es que su deformación no se ve restringida, de lo contrario los esfuerzos estarán presentes. El valor del cambio de longitud estará dado de acuerdo al coeficiente de expansión térmica, el cual dependerá del tipo de material con el que se está tratando.

El coeficiente de expansión térmica es negativo cuando la temperatura baja y el material, en lugar de dilatarse se contrae; por lo que si esta deformación es restringida la dirección del esfuerzo generado será contraria al que se generaría al tratarse de una dilatación.

Tenemos un barra de cobre de 26,68 cm de longitud, lo calentamos a 21ºC. Para saber cuanto es su dilatación lo calentamos aproximadamente 1 minuto, la cual nos dará una deformación lineal de 26,69 cm. Hallar el coeficiente de expansión térmica.

26,68 cm

26,69 cm

. Lo . ∆T 𝛿=17∗10− 6℃ (0,2668𝑚 )∆T

𝛿=17∗10− 6℃ (0,2668𝑚 )180℃−21℃

m