Qué es la curva tensión-deformación: Gráfico y tipos
Cuando se fabrica un componente, la pieza está sometida a diferentes fuerzas, como la tensión y la deformación. Estos dos términos tienen sus significados en profundidad, lo que nos ayuda a determinar su significado.
Si tú también quieres entenderlo todo sobre las curvas tensión-deformación, la guía que te presentamos a continuación lo tiene todo. Así que, a leer.
¿Qué es el estrés?
El estrés es un tipo de fuerza que se aplica al material. También se caracteriza por los distintos tipos de reacciones que puede tener un material cuando está sometido a una fuerza. Existen dos tipos de tensión, como se explica a continuación.
Esfuerzo de tracción
El esfuerzo de tracción se aplica a los materiales cuando se alargan y estiran en longitud. Un ejemplo es estirar una varilla para aumentar su longitud. Durante el esfuerzo de tracción, se tira del material desde ambos lados.
Esfuerzo de compresión
El esfuerzo de compresión se aplica a los materiales cuando se comprimen y, al ser estrujados, su tamaño se reduce. La fuerza se aplica desde ambos lados por igual.
¿Qué es la tensión?
Por deformación se entiende la deformación que se produce en la pieza al someterla a una fuerza. El cambio de forma y dimensiones de la materiales se produce debido a la fuerza aplicada en la deformación. Hay dos tipos de tensiones.
Tensión de tracción
En la tracción, el material se alarga debido a la presión aplicada, provocando una deformación.
Tensión de compresión
Se aplica una tensión de compresión sobre el material, haciendo que se deforme de forma compresiva, con un tamaño encogido.
¿Qué es una curva tensión-deformación?
La curva tensión-deformación es un gráfico que muestra el cambio en la tensión cuando aumenta la deformación.
Se utiliza mucho en la fabricación para comprender la naturaleza de los materiales. Ayuda a determinar el comportamiento del material, que es dúctil en función de la tensión.
Las curvas de tensión y deformación están pensadas para materiales que son frágiles y duros pero que deberían ser dúctiles. A continuación se muestra una curva de tensión-deformación.
¿Por qué es importante la curva tensión-deformación?
La curva tensión-deformación es importante porque proporciona a los ingenieros los parámetros esenciales necesarios para el diseño. Este gráfico contiene varias propiedades mecánicas, como el límite elástico, la tenacidad, la elasticidad y el alargamiento.
Explicación del gráfico tensión-deformación
El gráfico tensión-deformación consta de varios elementos, cada uno de los cuales tiene su importancia. A continuación encontrará información detallada sobre cada uno de estos elementos.
Límite proporcional
El límite proporcional es el punto final de la parte lineal de la curva; es el módulo de Young que puede extraerse calculando la pendiente.
Límite elástico
Representa el punto de deformación elástica.
Punto de rendimiento
El límite elástico también es un límite elástico, pero puede calcularse.
Punto de estrés final
Es la cantidad máxima de tensión en la curva, después de la cual comenzará el cuello. Es muy importante asegurarse de que se encuentra en el punto máximo de la curva, después del cual el material puede romperse.
Fractura o punto de ruptura
El punto de rotura es aquel punto de la curva en el que se observa la deformación del material, que se fractura o se rompe.
Ley de Hooke
La ley de Hooke explica el concepto de elasticidad y cómo la fuerza puede comprimir o extender el objeto. Considera la elasticidad en una distancia determinada, que es proporcional a la fuerza. Cuanto mayor es la fuerza, mayor es la distancia. A continuación se da la fórmula de la ley de Hooke.
La ley de Hooke establece que en la mayoría de los metales, cuanta más fuerza interna hay, más cambios se producen en la longitud. Significa que la tensión y la deformación son directamente proporcionales. Metales tienen elasticidad sólo hasta cierto punto.
¿Cómo leer el gráfico?
La curva tensión-deformación puede leerse del modo que se sugiere a continuación.
- Seleccione el valor de la tensión en el eje y.
- Crea una línea horizontal delante del eje y para intersecarlo con la línea de la curva y marca ese punto.
- Traza una línea vertical y luego desde el punto de intersección hasta el eje x; estas líneas formarán un ángulo recto.
- El valor recogido en el primer paso de la tensión muestra que la tensión responde a la deformación del material en el punto dado.
Tipos de esfuerzos y tensiones
A continuación se explican los dos tipos de tensión y deformación.
Esfuerzos y deformaciones reales y de ingeniería
Esfuerzos y deformaciones de ingeniería
La tensión y la deformación de ingeniería ayudan a obtener los valores iguales utilizando el ensayo de tracción estándar para hacerse una idea del comportamiento del material. Este tipo también se denomina tensión y deformación nominales. La fórmula para la tensión y la deformación de ingeniería es la siguiente:
Esfuerzos y tensiones reales
La tensión y la deformación reales son la tensión y la deformación verdaderas. Ayuda a comprender las propiedades de los materiales y, para calcularla, se necesita la carga aplicada, la longitud de la galga y el área de la sección transversal. Para calcular la tensión y la deformación reales se pueden utilizar las siguientes fórmulas.
Curvas tensión-deformación de distintos materiales
La curva tensión-deformación da una idea de cómo se comportan los materiales cuando se les aplica una fuerza. Destaca múltiples propiedades de los puntos de fractura, la elasticidad y el límite elástico de los materiales.
Los metales como el acero tienen una región elástica lineal y son dúctiles. Polímerospor el contrario, tienen una elasticidad no lineal consistente en grandes deformaciones sin ningún límite elástico específico.
A la hora de considerar el vidrio y la cerámica, son frágiles y tienen curvas de acero con fractura súbita. Estas curvas sirven para ayudar a los ingenieros a seleccionar el material en función de la tensión que pueden soportar.
Conclusión
La curva tensión-deformación desempeña un papel fundamental a la hora de analizar materiales para la fabricación de componentes. En DEK analizamos la curva tensión-deformación antes de fabricar los componentes, así que permítanos servirle con los materiales adecuados.
