Comprendiendo la Curva Esfuerzo-Deformación y Propiedades de los Materiales

Curva Esfuerzo-Deformación

Al aplicar una fuerza de tracción, esta comienza desde cero hasta el valor máximo, poco antes del rompimiento del material. Al aumentar la carga, el material se deforma. Se mide la fuerza y la deformación en diferentes puntos, y esto forma la curva de esfuerzo-deformación. La curva se puede dividir en dos zonas:

Zona Elástica

Es el máximo esfuerzo que se le puede aplicar a un material sin que ocurran deformaciones permanentes.

Zona Plástica

Esta zona comienza donde termina la zona elástica. En la zona plástica ocurren deformaciones plásticas (permanentes), es decir, la pieza queda deformada al suprimir la carga.

Tipos de Materiales

Materiales Uniformes

Un material es uniforme cuando su resistencia a la tracción es similar a aquella a la compresión. La mayoría de los materiales dúctiles son uniformes.

Materiales No Uniformes

Un material es no uniforme cuando su resistencia a la tracción es diferente a aquella en compresión. Generalmente, los materiales frágiles tienen resistencia a la compresión mucho mayores que a la tracción.

Materiales Dúctiles

Es dúctil cuando tiende a deformarse significativamente antes de la fractura.

Materiales Frágiles

Un material es frágil si tiende a fracturarse sin deformación significativa.

Diferencias entre Material Dúctil y Frágil

• Los materiales dúctiles tienen una parte recta, mientras que los frágiles no tienen parte recta alguna.
• Los materiales dúctiles son normalmente uniformes, mientras que los frágiles son no uniformes.
• A diferencia de los frágiles, los materiales dúctiles tienen puntos definidos de proporcionalidad, elasticidad y fluencia.
• Los materiales dúctiles tienden a ser más tenaces que los frágiles.
• Los materiales forjados, laminados, trefilados y extruidos tienden a ser dúctiles, a diferencia de los fundidos que tienden a ser frágiles.

Propiedades Mecánicas Adicionales

Tenacidad

Es la capacidad de un material para absorber energía sin fracturarse.

Dureza

Es la resistencia que ejerce un material a la penetración. Esta propiedad está íntimamente ligada a la resistencia a la compresión del material.

Esfuerzo de Diseño

El diseño de elementos con base en su resistencia consiste en evitar que los esfuerzos máximos igualen o sobrepasen los valores de esfuerzos que producen la falla.