Comportamiento Mecánico de Materiales: Fundamentos y Ensayos Clave

Fundamentos de la Deformación en Materiales

Permanencia de las Secciones Planas

Se verifica experimentalmente en la zona perfectamente elástica OP, que toda sección plana perpendicular al eje geométrico de la barra se desplaza paralelamente a sí misma. Esto significa que las partículas materiales situadas en un plano normal al eje se disponen, después del alargamiento originado por la tracción P, en otro plano paralelo al anterior. Esta propiedad, extendida a las restantes clases de resistencias simples, se conoce con la denominación de la Hipótesis de Bernoulli.

Deformación Homogénea

Se constata además que las secciones rectas, situadas siempre en la longitud útil l₀ de la barra, se desplazan unas respecto a las otras a la misma distancia relativa. Por consiguiente, todas las partículas del cuerpo experimentan exactamente una misma deformación longitudinal. Se denomina deformación homogénea y equivale a admitir que las tensiones σ están uniformemente repartidas en una misma sección plana, cualquiera que fuere la posición de esta a lo largo de la barra.

Ensayos Mecánicos de Materiales

Ensayo de Compresión

El ensayo de compresión se ejecuta en piezas cuya longitud l₀ no supere, en el caso del acero, 4 o 5 veces la dimensión transversal más pequeña de la probeta. De lo contrario, la compresión se complica con una acción tendiente a flexionar lateralmente, fenómeno conocido como pandeo, en la pieza ensayada.

El correspondiente diagrama de compresión-alargamiento señala la existencia de las mismas fases que en el ensayo a la tracción:

• Una fase perfectamente elástica.
• Una fase de acortamiento de la probeta de carácter permanente, acompañada de una dilatación transversal muy sensible (en oposición a la estricción).
• Por último, la fase plástica que conduce a la rotura por aplastamiento.

El diagrama del ensayo a la compresión es una curva igual a la de la fig. 101, siempre que los alargamientos se consideren negativos.

Los resultados experimentales obtenidos comprueban que el acero se comporta igualmente a la tracción y a la compresión; es decir, la tensión límite de elasticidad σ_E y el módulo de elasticidad E tienen el mismo valor en tracción que en compresión. Lo mismo ocurre con la madera. En cambio, la fundición responde bien a la compresión, pero muy poco a la tracción; en este material, la Ley de Hooke se aplica a la compresión, pero no puede aplicarse a la tracción.

Tensión Admisible y Coeficiente de Seguridad

De los ensayos a la tracción y a la compresión se deduce que el aumento progresivo de la intensidad de la fuerza aplicada a un sólido produce en este deformaciones permanentes y, correlativamente, tensiones interiores o fatigas elevadas que pueden conducir a su rotura. Podrían evitarse aquellas deformaciones acumulando material para resistir las tensiones máximas originadas. Sin embargo, esta es una solución antieconómica en primer lugar y, además, en muchos casos, irrealizable (por ejemplo, en piezas de máquina).