UNIDAD III ANÁLISIS DE DEFORMACIÓN

Las Deformaciones del Material pertenecen al grupo de las denominadas lesiones mecánicas. Son consecuencia de proceso mecánicos, a partir de fuerzas externas o internas que afectan a las características mecánicas de los elementos constructivos. En el caso de las deformaciones, son una primera reacción del elemento a una fuerza externa, al tratar de adaptarse a ella.

Existe dos tipo de deformación las cuales son para deformación unitaria como para el tensor deformación.

• Deformación plástica, irreversible o permanente. Modo de deformación en que el material no regresa a su forma original después de retirar la carga aplicada. Esto sucede porque, en la deformación plástica, el material experimenta cambios termodinámicos irreversibles al adquirir mayor energía potencial elástica. La deformación plástica es lo contrario a la deformación reversible.
• Deformación elástica, reversible o no permanente, el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. En este tipo de deformación, el sólido, al variar su estado tensional y aumentar su energía interna en forma de energía potencial elástica, solo pasa por cambios termodinámicos reversibles.

Deformación axial

La figura 2.22 muestra una pieza sometida a tracción. Debido a la acción de las fuerzas, ésta se ha alargado una cantidad δ, denominada deformación total. Cuando la carga es de compresión, la pieza se acorta en vez de alargarse. No tese también de la figura 2.22 que la pieza sufre una deformación transversal; el elemento se adelgaza bajo carga de tracción y se ensancha bajo carga de compresión. 

EJEMPLO 2.1 La pieza de acero mostrada en la figura 2.8 está sometida a tres cargas axiales, estáticas y distribuidas, aplicadas en los centroides de las secciones B, C y D, y está empotrada en el extremo A. Determinar el punto o puntos de mayor esfuerzo, los esfuerzos máximos y la deformación total de la pieza.

Solución: Para determinar las fuerzas internas en la pieza se efectúa un diagrama de fuerzas axiales, debiéndose determinar primero la reacción en el empotramiento. Como todas las cargas externas son axiales, la reacción será también axial. Del diagrama de fuerzas se obtiene el tramo de la pieza con mayor fuerza y se procede al cálculo del esfuerzo. La deformación total se obtiene sumando las deformaciones parciales de los tres tramos: AB, BC y CD.

Diagrama de fuerzas axiales: La figura 2.9.b muestra el diagrama de fuerzas axiales de la pieza. En la sección A hay una carga de tracción, RAx, igual a 40 kN; en el diagrama se dibuja una flecha vertical hacia arriba (indicando tracción) que representa esta fuerza. La convención a utilizar es entonces que una fuerza es positiva en la dirección negativa de x, y negativa en la dirección positiva de x. Entre la sección A y la B no hay carga, por lo tanto la fuerza axial es constante, y se dibuja una línea horizontal hasta B a partir de la cabeza de la flecha trazada. En la sección B se encuentra una fuerza de 50 kN en dirección x; entonces, se dibuja una flecha hacia abajo que representa esta fuerza, hasta alcanzar un valor de F igual a 40 kN – 50 kN = –10 kN, como se ilustra en la figura 2.9.b Entre las secciones B y C no hay fuerza; por lo tanto, se dibuja una línea horizontal hasta C desde la cabeza de la última flecha. En la sección C hay una fuerza de 10 kN en dirección x; entonces, se dibuja una flecha hacia abajo que representa esta fuerza, hasta alcanzar un valor de F igual a –10 kN – 10 kN = –20 kN. Entre las secciones C y D no hay fuerza; por lo tanto, se dibuja una línea horizontal hasta D desde la cabeza de la última flecha. Finalmente, en D se dibuja una flecha vertical hacia arriba, que corresponde a la fuerza de 20 kN, la cual va en –x; el diagrama ‘cierra’ en la línea correspondiente a F = 0, indicando que existe equilibrio de fuerzas axiales. 

DEFORMACION MULTIAXIAL   

La deformación multiaxial se define como tensiones que tiene un cuerpo en los extremos del objeto y se empieza en el elemento mecánico que esta sometido a esfuerzos a lo largo de los 3 ejes de simetría.

                                                 
En este video se les explicara alguno problemas que en deformación multiaxial y cuales son las formulas y la soluciones a estos problemas que se les explicara a continuación con mas detalle

DEFORMACIÓN TÉRMICA

La dilatación térmica es el proceso por el cual los cuerpos aumentan su volumen cuando se aumenta su temperatura.

Cuando en lugar de aumentar, la temperatura disminuye, el volumen del cuerpo también lo hace, hablándose en estos casos de contracción térmica.

Estos fenómenos son especialmente importantes a la hora de fabricar determinadas estructuras como por ejemplo las vías de tren. Las industrias que fabrican los rieles los entregan con una longitud de unos 12 m. Es necesario unirlos (generalmente abulonados) para formar las vías. Durante el día la temperatura ambiente que pueden llegar a soportar ronda entorno a los 40° e incluso el acero puede alcanzar una temperatura muy superior. Dicha temperatura provoca dilataciones en las vías favoreciendo que en las uniones se provoquen deformaciones. Por esta razón,  justamente en dichas uniones se deja una separación de unos 5 mm denominado junta de dilatación.