Diagrama de deformación
Un diagrama de deformación es una representación gráfica de la relación entre las tensiones (o cargas) y las deformaciones de un material. Esta característica es diferente para diferentes materiales y se determina registrando la cantidad de deformación en ciertos incrementos (pasos) de la magnitud de las fuerzas de tracción o compresión. De acuerdo con el estado de tensión-deformación, se pueden determinar muchas características del material [1] . Hasta cierto punto en el diagrama, la relación entre deformación y tensión es una línea recta. El esfuerzo máximo hasta el cual aumentan las deformaciones en el material en proporción a los esfuerzos se denomina límite de proporcionalidad. Ligeramente por encima del límite de proporcionalidad, hay una sección en el diagrama donde los alargamientos comienzan a crecer sin aumentar la tensión. Este fenómeno se denomina fluencia del material, y la tensión correspondiente al fenómeno de fluencia se denomina resistencia a la fluencia. La mayor tensión condicional que soporta la muestra se denomina resistencia a la tracción o resistencia a la tracción.
La apariencia del diagrama de varios materiales puede depender en gran medida de la temperatura de la muestra de prueba o de la tasa de carga. Sin embargo, con base en las características generales de los diagramas, se acostumbra dividir los materiales en dos grupos principales: materiales frágiles y materiales dúctiles.
Conceptos generales
La carga aplicada a la muestra de ensayo procedente del material en estudio provoca la aparición de deformaciones en la misma. La relación entre carga y deformación se describe mediante el llamado diagrama de deformación de la máquina. Inicialmente, la deformación de la muestra aumenta en proporción a la carga. Luego, en un cierto punto, esta proporcionalidad se viola, sin embargo, para aumentar la deformación, es necesario un aumento adicional en la carga. Después de alcanzar un cierto nivel, la deformación se desarrolla con una caída gradual de la carga y termina con la destrucción de la muestra.
El voltaje verdadero en la muestra de prueba es igual a:
donde es la fuerza externa y es el área de la sección transversal de la muestra. La deformación en la probeta es:
donde es la longitud de la sección de muestra después de la deformación, es la longitud inicial de la sección de muestra.
La evaluación de la resistencia de un material a la deformación por esfuerzos mecánicos, determinada por la carga por unidad de área transversal de la muestra, es un método más conveniente y universal. La vista del diagrama no cambiará si el valor del voltaje condicional (en lugar del verdadero) se traza a lo largo del eje y:
donde es el área de la sección transversal inicial. El diagrama de deformación así obtenido se denomina diagrama de tensiones condicionales, ya que convencionalmente se supone que el área de la sección transversal es constante durante el ensayo. Con base en este diagrama, se determinan las siguientes características mecánicas para los materiales metálicos:
Materiales plásticos
Los materiales plásticos ( acero dulce , latón, aluminio y muchos otros metales) se caracterizan por tener propiedades de fluidez (aumento de la deformación sin aumento de la carga) a temperaturas normales.
Materiales frágiles
Los materiales frágiles ( hierro fundido , vidrio , piedra, hormigón ) se caracterizan por el hecho de que su destrucción ocurre sin un cambio notable en la velocidad de deformación.
Notas
- ↑ Resistencia de los materiales: una guía de estudio . - La ciencia. cap. edición Phys.-Math. lit.. - M. , 1986. - 560 p.