UNIDAD 1

INSTITUTO TECNOLGICO DE CERRO AZUL

MECANICA DE MATERIALES

CATEDRATICO: ING. SERGIO ARRIETA VERA

UNIDAD 1: INTRODUCCION A LA MECANICA DE MATERIALES

ALUMNA: SANCHEZ DEL ANGEL KAREN LIZBETH

ING CIVILUnidad 1Introduccin a la mecnica de materiales 1.1Hiptesis de la mecnica de materialesLa Resistencia de Materiales tiene como objetivo estudiar el comportamiento de los slidos deformables y establecer los criterios que nos permitan determinar el material ms conveniente, la forma y las dimensiones ms adecuadas que hay que dar a estos slidos cuando se les emplea como elementos de una construccin o de una mquina, para que puedan resistir la accin de una determinada solicitacin exterior, as como obtener este resultado de la forma ms econmica posible.La resistencia de materiales clsica es una disciplina de la ingeniera mecnica, la ingeniera estructural y la ingeniera industrial que estudia los slidos deformables mediante modelos simplificados. La resistencia de un elemento se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algn modo.Un modelo de resistencia de materiales establece una relacin entre las fuerzas aplicadas, tambin llamadas cargas o acciones, y los esfuerzos y desplazamientos inducidos por ellas. Generalmente las simplificaciones geomtricas y las restricciones impuestas sobre el modo de aplicacin de las cargas hacen que el campo de deformaciones y tensiones sean sencillos de calcular.Para el diseo mecnico de elementos con geometras complicadas la resistencia de materiales suele ser insuficiente y es necesario usar tcnicas basadas en la teora de la elasticidad o la mecnica de slidos deformables ms generales. Esos problemas planteados en trminos de tensiones y deformaciones pueden entonces ser resueltos de forma muy aproximada con mtodos numricos como el anlisis por elementos finitos.Todos los cuerpos, cualquiera sea el material con que estn constituidos, bajo la accin de fuerzas de intensidad suficiente alterarn su forma primitiva, o sea que sufrirn deformaciones.Sin embargo, las piezas que constituyen los elementos estructurales, en condiciones normales de servicio, se deforman muy poco, o sea que si bien tericamente no son rgidos ideales, se aproximan mucho a ellos. De ah, que si las deformaciones se mantienen por debajo de ciertos lmites, es lcito suponer (con aproximacin suficiente) la validez de todos los principios y mtodos de la esttica al clculo de estructuras resistentes.Para asegurarnos que las deformaciones sean compatibles con las dimensiones del conjunto, debemos estudiar a los cuerpos constituidos por los materiales reales y establecer cmo se comportan frente a las fuerzas a que se encuentran sometidos.Las fuerzas exteriores pueden variar de infinitas maneras en sus intensidades y direcciones. Por lo tanto, para analizar sus efectos en una seccin transversal de un cuerpo, necesario reducir el sistema de fuerzas exteriores (actuante a un lado de la seccin considerada) al baricentro G de la misma.

1.2Caractersticas y propiedades mecnicas de materiales comunes en la construccinLosmateriales de construccinson, de alguna manera, similares a los ingredientes que utilizas en tus comidas. Cada elemento ha de contar con suscaractersticasgenerales y tambin particulares, que permitirn elaborar las recetas que den como resultado estructuras yconstruccionesms adecuadas para cada zona, en consideracin del clima, de los movimientos telricos y ssmicos, de las caractersticasdel terreno y de otras tantas consideraciones.

Pero no hay tan slo una o doscaractersticas para losmateriales de construccin. Hay muchos factores a considerar, que harn al xito o al fracaso en la eleccin de un material en particular.

Trminos comunes en la descripcin de los materialesHay muchos factores ypropiedadesa considerar, para todos o para ciertosmateriales de construccin. No debes dejarte engaar con las terminologas: aunque hablar de flexibilidad pueda parecer adecuado para elementos blandos y fibras naturales, por ejemplo, lo cierto es que hasta elconcretoy el hormign armado poseen un cierto ndice de flexibilidad.

A continuacin, algunos de los trminos ms comunes utilizados en la descripcin de los materiales de construccin:Densidad: Se refiere a la relacin entre masa y volumen. La densidad, en conjunto con la consistencia, permite la adecuacin de las preparaciones en funcin el elemento a crear.

Coeficiente de dilatacin:Todo material y estructura posee una cierta dilatacin, ya sea por presin, por temperatura o por otros factores menos habituales. El coeficiente de dilatacin se define, a nivel tcnico, como la variacin del tamao en funcin a la temperatura, mayormente. Permite saber el espacio libre que debemos dejar en torno a las estructuras para evitar su compresin (por ejemplo, lasjuntasde dilatacin de las calles y avenidas se realizan en consideracin al coeficiente de dilatacin del material).

Higroscopicidad: Es la capacidad del material para absorber agua. Se la considera en la preparacin de los compuestos, y define en gran medida la impermeabilidad o adaptacin de la pieza a construir.

Conductividad trmica:Es la capacidad y facilidad con la que el material permite el paso de calor en su superficie. Determinar si la pieza es o no resistente al calor, o adecuada para su uso en interiores y exteriores.

Resistencia mecnica: Es la capacidad del material para hacer frente a los esfuerzos, como peso y presin.Elasticidad: Es la capacidad del material (por ende, de la pieza) de retornar a su posicin original luego de recibir un esfuerzo (peso, presin, etc).

Plasticidad: Es la deformacin permanente del material al recibir una carga, un peso o un esfuerzo.

Rigidez:Es la capacidad del material (ergo, de la pieza) de soportar cargas y deformaciones.

CaractersticasLos materiales de construccin se emplean en grandes cantidades, por lo que deben provenir de materias primas abundantes y de bajo coste. Por ello, la mayora de los materiales de construccin se elaboran a partir de materiales de gran disponibilidad como arena, arcilla o piedra.Adems, es conveniente que los procesos de manufactura requeridos consuman poca energa y no sean excesivamente elaborados. Esta es la razn por la que el vidrio es considerablemente ms caro que el ladrillo, proviniendo ambos de materias primas tan comunes como la arena y la arcilla, respectivamente.Los materiales de construccin tienen como caracterstica comn el ser duraderos. Dependiendo de su uso, adems debern satisfacer otros requisitos tales como la dureza, la resistencia mecnica, la resistencia al fuego, o la facilidad de limpieza.Por norma general, ningn material de construccin cumple simultneamente todas las necesidades requeridas: la disciplina de la construccin es la encargada de combinar los materiales para satisfacer adecuadamente dichas necesidades.Principio del formulario

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1.3 ESFUERZO Y DEFORMACION UNITARIAEl hablar de esfuerzo es un tema muy amplio ya que al momento de aplicar un esfuerzo sobre algn cuerpo, produce un resultado o mejor dicho una deformacin diferente dependiendo de la formade cmo seaplique dicho esfuerzo,por lo que podramos obtener una deformacin axial, deformacin biaxial, deformacin triaxial, por flexin, o torsin.

Cuando una fuerza P acta a lo largo de una barra su efecto sobre la misma depende no solo del material sino de la seccin transversal que tenga la barra, de tal manera que a mayor seccin mayor ser la resistencia de la misma.Se define entonces el esfuerzo axial o normal como la relacin entre la fuerza aplicada y el rea de la seccin sobre la cual acta. O en otros trminos como la carga que acta por unidad de rea del material.Deesto concluimosquesiempre queapliquemos esfuerzosqueacten en direccin perpendicular a la superficie de corte se llamaranEsfuerzos normales

Una fuerza externa aplicada a un cuerpo, hace que ste se deforme o cambie ligeramente de forma. Tambin produce fuerzas internas (esfuerzos) que actan dentro del cuerpo. El esfuerzo es una funcin de las fuerzas internas en un cuerpo que se producen por la aplicacin de las cargas exteriores. Si consideramos una barra simple sujeta a una fuerza axial en cada extremo. Supngase que esta barra est formada de un gran nmero de fibras alineadas paralelamente. Si se hace una seccin de la barra, se obtiene el siguiente diagrama de cuerpo libre (dcl)De la Esttica sabemos que si una estructura est en equilibrio, cualquier porcin de la estructura debe tambin estarlo. En el dcl la fuerza externa est aplicada a la derecha. Como el cuerpo est en equilibrio, debe tambin haber fuerzas que actan hacia la izquierda. Estas fuerzas que resisten la carga aplicada, son transmitidas por las fibras de la barra. La suma de las cargas soportadas por cada fibra es igual a la carga aplicada.

1.4. Limite elstico, lmite de proporcionalidad, esfuerzo defluencia, rigidez, resistencia de ruptura.Limite ElsticoEl mayor esfuerzo que se puede aplicar a un material sin causar una deformacin permanente. En el caso de los metales y otros materiales que tienen una seccin en lineal significativa en el diagrama esfuerzo/deformacin, el lmite elstico es aproximadamente igual al lmite proporcional. En aquellos materiales que no muestran un lmite proporcional significativo, el lmite elstico es una aproximacin arbitraria (lmite elstico aparente).Limite de proporcionalidadEl punto de la curva de esfuerzo-deformacin unitaria donde se desva de una lnea recta se llama lmite de proporcionalidad. Esto es por debajo del valor de esfuerzo u otros mayores el esfuerzo ya no es proporcional se le aplica la ley de Hooke el esfuerzo es proporcional a la deformacin unitaria en el diseo mecnico es poco comn usar los materiales arriba del lmite de proporcionalidad.Esfuerzo de FluenciaIndicacin del esfuerzo mximo que se puede desarrollar en un material sin causar una deformacin plstica. Es el esfuerzo en el que un material exhibe una deformacin permanente especfica y es una aproximacin prctica de lmite elstico. El lmite elstico convencional est determinado a partir de un diagrama esfuerzo-deformacin. Es el esfuerzo que corresponde a la interseccin de la curva de esfuerzo-deformacin con una lnea paralela a su seccin recta, con un corrimiento especfico. El desplazamiento de los metales suele especificarse como un 0,2%; es decir, la interseccin de la lnea de desplazamiento y el eje de esfuerzo 0 est en la deformacin 0,2%. Normalmente, la deformacin de los plsticos es el 2%.RigidezEningeniera,larigidezeslacapacidaddeunelementoestructural para soportaresfuerzos sin adquirir grandesdeformaciones y/o desplazamientos. Los Coeficientes de rigidez son magnitudes fsicas que cuantifican la rigidez de un elemento resistente bajo diversas configuraciones de carga. Normalmente las rigideces se calculan como la razn entre una fuerza aplicada y el desplazamiento obtenido por la aplicacin de esa fuerza.Resistencia a la rupturaCarga de traccin o fuerza necesaria para romper textiles (p. ej., fibras o hilos) o cuero. Es similar a la carga de ruptura en un ensayo de traccin. Por lo general, la resistencia a la ruptura se indica en libras o libras/pulgadas del ancho de las probetas tipo lmina._pLmite de proporcionalidad_e Lmite de elasticidad CD Fluencia del material_C=f Tensin de Fluencia_R Tensin mxima_F Tensin de Rotura

1.5. Material dctil, frgil, elstico, plstico, elasto-plstico.

Hasta el momento hoy hemos visto caractersticas de los materiales, que tipo de propiedades tienen, pero en realidad como podemos definir un material es dctil, frgil, elstico, plstico, o elasto-plstico.Qu es un material dctil?Para que nos sirve o como es, entonces primero tenemos que entender a qu se refiere la palabra ductilidad.Qu es un material ductil?2Ductilidad: Esunapropiedadquepresentanalgunosmateriales (aleaciones metlicas) o materiales asfalticos.3Bajo una fuerza Se deforman sin romperse4Qu materiales se encuentran aqu?Acero, Cobre, Oro, Plata, etc.5Qu materiales oresultados obtenemos?Alambres, hilos, lminas, etc.Qu es un material frgil?Qu significa la palabra frgil?Es una caracterstica que tienen algunos materiales de fracturarse con escasa deformacin.Qu materiales se clasifican con esta propiedad?Vidrios, Materialescermicos,Qu es un material Elstico?Cual caracterstica tiene este material?Capacidad de recobrar su forma al dejar de aplicar un esfuerzo.2

Ley de hookeEl alargamiento unitario que experimenta un material elstico es directamente proporcional a la fuerza.=/LEjemplos de materiales elsticos: Hule, Acero, Cobre, Madera, etc.Qu es un material plstico?Qu es laplasticidad?Propiedad mecnica de algunos materiales2Que caractersticas surgen.Deformacin irreversible y permanente, El esfuerzo supera su lmite elstico, Reacomodo de su estructura.Ejemplos de materiales plsticos: Plastilina,Resortes,Plsticos,Acero,Madera,Etc.

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