Propiedades Mecánicas
Comportamiento tensión- deformación
El comportamiento
tensión-deformación es una descripción gráfica de cómo un material responde
mecánicamente a la aplicación de una carga o tensión externa.
Esta relación se muestra típicamente en un diagrama de tensión-deformación, que traza la tensión aplicada en el eje vertical y la deformación resultante en el eje horizontal.
GAMA Estructuras. (2020, 20 de junio) Mecánica de materiales I Diagrama Tensión - Deformación I Obtención e interpretación. YouTube.
Deformación elástica - Propiedades elásticas
La deformación
elástica ocurre cuando los átomos del material se desplazan de sus posiciones
originales durante la deformación causada por la aplicación de fuerza.
Sin embargo, no
llegan a adoptar nuevas posiciones de manera permanente, de modo que cuando se
deja de aplicar la fuerza de deformación, regresan a sus posiciones iniciales.
Este tipo de
deformación implica el estiramiento o flexión de los enlaces entre los átomos.
Desde una perspectiva molecular, la distancia entre las moléculas en un
material que no está sometido a fuerzas externas depende de un equilibrio entre
las fuerzas moleculares de atracción y repulsión.
Cuando se aplica una fuerza
externa que genera tensión en el interior del material, las distancias
moleculares cambian y el material se deforma.
Deformación plástica, fluencia y límite elástico, ductilidad, fragilidad, resiliencia
Deformación plástica
Fluencia y límite elástico
La fluencia es una forma
específica de deformación plástica que ocurre gradualmente bajo una carga
constante o una tensión constante aplicada durante un período de tiempo
prolongado. Durante la fluencia, el material se deforma de manera lenta y
progresiva, a menudo mostrando un comportamiento viscoso o de flujo.
El límite elástico es el punto de transición entre la deformación elástica y la deformación plástica. Representa la máxima tensión o carga que un material puede soportar sin experimentar deformación plástica permanente. Una vez que se supera el límite elástico, el material entra en la región plástica y comienza a deformarse permanentemente.
Ductilidad
La ductilidad es la capacidad
de un material para experimentar deformación plástica significativa antes de la
fractura. Los materiales dúctiles tienen una alta capacidad de deformación
plástica y pueden estirarse o deformarse en formas diversas sin fracturarse
fácilmente. Por otro lado, los materiales frágiles tienen una baja ductilidad y
tienden a fracturarse de manera repentina y sin mucha deformación plástica.
Fragilidad
La fragilidad es la propiedad opuesta a la ductilidad. Los materiales frágiles son propensos a la fractura sin deformación plástica significativa. Suelen romperse con poca deformación y muestran una capacidad limitada para absorber energía antes de la fractura.
Resiliencia
La resiliencia de un material hace referencia a su capacidad para recuperar su forma original después de haber sido sometido a una fuerza externa (doblado, estiramiento o compresión).
La resiliencia aumenta a medida que incrementa la fuerza a la que se encuentra expuesto el material, de eliminar la fueza, la energía absorbida por el mismo se libera y vuelve a su posición original. Es por ello, que su máxima resiliencia está dada antes de romperse o deformarse permanentemente.
Tenacidad y Recuperación elástica
La tenacidad es
una propiedad mecánica que indica la capacidad de un material para absorber
energía antes de fracturarse. Se relaciona con la resistencia al impacto y la
capacidad de resistir la propagación de grietas. Un material tenaz puede
absorber grandes cantidades de energía de impacto sin fracturarse.
A su vez, la recuperación
elástica es la capacidad de un material para volver a su forma original después
de eliminar la carga que lo deformó. En la deformación elástica, los átomos del
material se desplazan temporalmente de sus posiciones originales, pero una vez
que se elimina la fuerza, el material recupera su forma inicial. La
recuperación elástica es una característica deseable en materiales que están
sujetos a cargas cíclicas o deformaciones temporales.
Tensión y deformaciones reales
Tensión real
Se puede describir a la tensión real como la medida de
la fuerza aplicada sobre un material en relación con su área de sección
transversal real.
En otras palabras, es la carga o fuerza aplicada dividida por
el área real del material en la dirección en la que se aplica la carga. La
tensión real es importante para tener en cuenta la geometría real del material,
especialmente en casos donde la sección transversal no es uniforme o cambia a
lo largo de la pieza.
Deformación real
Es el cambio físico
experimentado por un material en respuesta a una tensión aplicada. Es una medida
de la cantidad de cambio en la longitud, forma o volumen de un material debido
a una fuerza aplicada.
La deformación real tiene en cuenta el cambio real en las dimensiones del material, en contraste con la deformación unitaria, que es la relación entre el cambio de longitud y la longitud inicial.
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