¿Qué es la tensión de estrés?

es una relación La relación entre la tensión y la deformación que muestra un material particular se conoce como la curva de tensión-deformación de ese material en particular. Es único para cada material y se encuentra registrando la cantidad de deformación (deformación) a distintos intervalos de carga de tensión o compresión (tensión). Estas curvas revelan muchas de las propiedades de un material (incluidos los datos para establecer el Módulo de Elasticidad, E). [1]
Las curvas de tensión-deformación de varios materiales varían ampliamente, y las diferentes pruebas de tracción realizadas en el mismo material producen resultados diferentes, dependiendo de la temperatura de la muestra y la velocidad de la carga. Sin embargo, es posible distinguir algunas características comunes entre las curvas de tensión-deformación de varios grupos de materiales y, sobre esta base, dividir los materiales en dos grandes categorías; a saber, los materiales dúctiles y los materiales frágiles. [2]
Considere que una barra del área de sección transversal A está sujeta a fuerzas iguales y opuestas F tirando de los extremos para que la barra esté bajo tensión. El material está experimentando un esfuerzo definido como la relación entre la fuerza y el área de la sección transversal de la barra:
Esta tensión se llama tensión de tracción porque cada parte del objeto está sujeta a tensión. La unidad de tensión del SI es el newton por metro cuadrado, que se llama pascal.
1 pascal = 1 Pa = 1 N / m2
Ahora considere una fuerza que se aplica tangencialmente a un objeto. La relación entre la fuerza de corte y el área A se denomina tensión de corte.
Si el objeto se tuerce a través de un ángulo q, entonces la deformación de corte es:
esfuerzo cortante = tan q
Finalmente, el módulo de corte MS de un material se define como la relación entre el esfuerzo de corte y la tensión de corte en cualquier punto de un objeto hecho de ese material. El módulo de corte también se conoce como módulo de torsión. Los materiales dúctiles, que incluyen acero estructural y muchas aleaciones de otros metales, se caracterizan por su capacidad de ceder a temperaturas normales. [3]
El acero con bajo contenido de carbono generalmente exhibe una relación tensión-deformación muy lineal hasta un límite elástico bien definido ( Fig . 2 ). La porción lineal de la curva es la región elástica y la pendiente es el módulo de elasticidad o el Módulo de Young. Después del límite elástico, la curva generalmente disminuye ligeramente debido a las dislocaciones que escapan de las atmósferas de Cottrell. A medida que continúa la deformación, el esfuerzo aumenta debido al endurecimiento por deformación hasta que alcanza el esfuerzo de tracción final. Hasta este punto, el área de la sección transversal disminuye de manera uniforme y aleatoria debido a las contracciones de Poisson. El punto de fractura real está en la misma línea vertical que el punto de fractura visual.
Sin embargo, más allá de este punto, se forma un cuello donde el área de la sección transversal local se vuelve significativamente más pequeña que la original. La relación entre la fuerza de tracción y el área de la sección transversal verdadera en la región más estrecha del cuello se denomina tensión real . La relación entre la fuerza de tracción y el área de la sección transversal original se denomina tensión de ingeniería . Si la curva de tensión-deformación se traza en términos de tensión verdadera y tensión verdadera, la tensión continuará aumentando hasta el fracaso. Finalmente, el cuello se vuelve inestable y la muestra se fractura.
Si la muestra se somete a una fuerza de tracción progresivamente creciente, alcanza la tensión de tracción final y luego se produce un estrechamiento y alargamiento rápidamente hasta la fractura. Si el espécimen se somete a una longitud progresivamente creciente, es posible observar el estrechamiento progresivo y el alargamiento, y medir la fuerza de tensión decreciente en el espécimen. Las estructuras civiles, como los puentes, se cargan principalmente de una manera que aplica fuerzas progresivamente crecientes. Las operaciones de prensado de chapa sujetan la pieza de trabajo a una deformación progresivamente creciente. Con el fin de registrar con precisión el comportamiento de los materiales entre el esfuerzo de tracción final y la fractura, la mayoría de las máquinas de prueba de tracción cargan la muestra con una longitud progresivamente creciente.
Los materiales menos dúctiles, como los aceros al carbono medio a alto, no tienen un límite elástico bien definido. Generalmente hay dos tipos de puntos de rendimiento: puntos de rendimiento superior e inferior. Para estos materiales, el límite elástico generalmente se determina mediante el “método de rendimiento compensado”, mediante el cual se dibuja una línea paralela a la porción elástica lineal de la curva e intersecta la abscisa en algún valor arbitrario (generalmente de 0.1% a 0.2%). La intersección de esta línea y la curva de esfuerzo-deformación se informa como el punto de fluencia. La región elástica es la porción de la curva donde el material volverá a su forma original si se elimina la carga. La región plástica es la porción donde se producirá una deformación permanente, incluso si se elimina la carga. El punto de falla es cuando la muestra se fractura.