Diagrama esfuerzo-deformación.
El diseño de elementos estructurales implica determinar la
resistencia y rigidez del material estructural, estas propiedades se pueden
relacionar si se evalúa una barra sometida a una fuerza axial para la cual se
registra simultáneamente la fuerza aplicada y el alargamiento producido. Estos
valores permiten determinar el esfuerzo y la deformación que al graficar originan
el denominado diagrama de esfuerzo y deformación.
Los diagramas son similares si se trata del mismo material y
de manera general permite agrupar los materiales dentro de dos categorías con
propiedades afines que se denominan materiales dúctiles y materiales frágiles.
Los diagramas de materiales dúctiles se caracterizan por ser capaces de
resistir grandes deformaciones antes de la rotura, mientras que los frágiles
presenta un alargamiento bajo cuando llegan al punto de rotura.
Elementos de diagrama esfuerzo – deformación
En un diagrama se observa un tramo recta inicial hasta un
punto denominado límite de proporcionalidad. Este límite tiene gran importancia
para la teoría de los sólidos elásticos, ya que esta se basa en el citado
límite. Este límite es el superior para un esfuerzo admisible.
Los puntos importantes del diagrama de esfuerzo deformación
son:
− Límite de proporcionalidad: hasta
este punto la relación entre el esfuerzo y la deformación es lineal;
− límite de elasticidad: más allá de
este límite el material no recupera su forma original al ser descargado, quedando
con una deformación permanente;
− Punto de cedencia: aparece en el
diagrama un considerable alargamiento o cedencia sin el correspondiente aumento
de carga. Este fenómeno no se observa en los materiales frágiles;
− Esfuerzo último: máxima ordenada
del diagrama esfuerzo – deformación;
− Punto de ruptura: cuanto el
material falla.
Dado que el límite de proporcionalidad, elasticidad y punto
de cedencia están tan cerca se considera para la mayoría de los casos como el
mismo punto. De manera que el material al llegar a la cedencia deja de tener un
comportamiento elástico y la relación lineal entre el esfuerzo y la deformación
deja de existir (Beer y Johnston, 1993; Popov, 1996; Singer y Pytel, 1982).
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