COMPORTAMIENTO COMPORTAMIENTO ELASTICO ELASTI CO Y PLASTICO DE LOS MATERIALES MATERIALES LIMITE ELASTICO
El límite elástico, también denominado límite de elasticidad, es la tensión máxima que un material elástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. permanentes. Si se aplican tensiones superiores superiores a este límite, el material experimenta deformaciones permanentes y no recupera su forma original al retirar las cargas. En general, un material sometido a tensiones inferiores a su límite de elasticidad es deformado temporalmente temporalmente de acuerdo con la ley de Hooke. os materiales sometidos a tensiones superiores a su límite de elasticidad tienen un comportamiento comportamiento plástico. Si las tensiones e!ercidas contin"an aumentando el material alcan#a su punto de fractura. El límite elástico marca, por tanto, el paso del campo elástico a la #ona de $uencia. %ás formalmente, esto comporta que en una situación de tensión uní axial, el límite elástico es la tensión admisible a partir de la cual se entra en la super&cie de $uencia del material.
%étodo del '.() para calcular el esfuer#o de $uencia Si se disponen las tensiones en función de las deformaciones deformaciones en un grá&co se obser*a que, en un principio y para la mayoría de los materiales aparece una #ona que sigue una distribución casi lineal, donde l a pendiente es el módulo de elasticidad +E. Esta #ona se corresponde a las deformaciones elásticas del material -asta un punto donde la función cambia de régimen y empie#a a cur*arse, #ona que se corresponde al inicio del régimen plástico. Ese punto es el punto de límite elástico. ebido a la di&cultad para locali#arlo exactamente exactamente y con total &delidad, ya que en los grá&cos experimentales la recta es difícil de determinar y existe una banda donde podría situarse el límite elástico, en ingeniería se adopta un criterio con*encional y se considera como límite elástico la tensión a la
cual el material tiene una deformación plástica del '.() +o también / 0 '.''( mm1mm. LA PLASTICIDAD
Es la propiedad mecánica de un material, biológico o de otro tipo, de deformarse permanentemente e irre*ersiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico. En los metales, la plasticidad se explica en términos de despla#amientos irre*ersibles de dislocaciones. En los materiales elásticos, en particular en muc-os metales d"ctiles, un esfuer#o de tracción peque2o lle*a apare!ado un comportamiento elástico. Eso signi&ca que peque2os incrementos en la tensión comporta peque2os incrementos en la deformación, si la carga se *uel*e cero de nue*o el cuerpo recupera exactamente su forma original, es decir, se tiene una deformación completamente re*ersible. Sin embargo, se -a comprobado experimentalmente que existe un límite, llamado límite elástico, tal que si cierta función -omogénea de las tensiones supera dic-o límite entonces al desaparecer la carga quedan deformaciones remanentes y el cuerpo no *uel*e exactamente a su forma. Es decir, aparecen deformaciones no3re*ersibles. Este tipo de comportamiento elasto3plástico descrito más arriba es el que se encuentra en la mayoría de metales conocidos, y también en muc-os otros materiales. El comportamiento perfectamente plástico es algo menos frecuente, e implica la aparición de deformaciones irre*ersibles por peque2a que sea la tensión, la arcilla de modelar y la plastilina se aproximan muc-o a un comportamiento perfectamente plástico. 4tros materiales además presentan plasticidad con endurecimiento y necesitan esfuer#os progresi*amente más grandes para aumentar su deformación plástica total.
5epresentación de las #onas elásticas y plásticas. a irre*ersibilidad de los materiales está relacionada con cambios permanentes en la estructura y grano del material. 6 diferencia del
comportamiento elástico que es termodinámicamente re*ersible, un cuerpo que se deforma plásticamente experimenta cambios de entropía, como despla#amientos de las dislocaciones. En el comportamiento plástico parte de la energía mecánica se disipa internamente, en lugar de transformarse en energía potencial elástica. %icroscópicamente, en la escala de la red cristalina de los metales, la plasticidad es una consecuencia de la existencia de ciertas imperfecciones en la red llamadas dislocaciones. En 789:, Egon 4ro;an, %ic-ael
rey ?ngram @aylor, más o menos simultáneamente llegaron a la conclusión de que la deformación plástica de materiales d"ctiles podía ser explicada en términos de la teoría de dislocaciones.
EXPLICACION DE LAS ZONAS ELASTICAS Y PLASTICAS A TRAVES DEL ENSAYO DE TENSION
El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normali#ada reali#ada con dic-o material a un esfuer#o axial de tracción creciente -asta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuer#a estática o aplicada lentamente. as *elocidades de deformación en una ensayo de tensión suelen ser muy peque2as alrededor de (Amm1min. En un ensayo de tracción pueden determinarse di*ersas características de los materiales elásticosB %ódulo de elasticidad o %ódulo de Coung, que cuanti&ca la proporcionalidad anterior. Doe&ciente de
en función del extensómetro empleado. Darga de rotura o resistencia a la tracciónB carga máxima resistida por la probeta di*idida por la sección inicial de la probeta. 6largamiento de roturaB incremento de longitud que -a sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posición está normali#ada y se expresa en tanto por ciento. EstricciónB es la reducción de la sección que se produce en la #ona de la rotura. ormalmente, el límite de proporcionalidad no suele determinarse ya que carece de interés para los cálculos. @ampoco se calcula el %ódulo de Coung, ya que éste es característico del materialF así, todos los aceros tienen el mismo módulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes. En el ensayo se mide la deformación +alargamiento de la probeta entre dos puntos &!os de la misma a medida que se incrementa la carga aplicada, y se representa grá&camente en función de la tensión +carga aplicada di*idida por la sección de la probeta. En general, la cur*a tensión3deformación así obtenida presenta cuatro #onas diferenciadasB Gona elásticaB en esta #ona las deformaciones se reparten a lo largo de la probeta, son de peque2a magnitud y, si se retirara la carga aplicada, la probeta recupera su forma inicial. El coe&ciente de proporcionalidad entre la tensión y la deformación se denomina módulo de elasticidad o de Coung y es característico del material. 6sí, todos los aceros tienen el mismo módulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy di ferentes. a tensión más ele*ada que se alcan#a en esta región se denomina límite de $uencia y es el que marca la aparición de este fenómeno.
eformaciones plásticasB si se retira la carga aplicada en dic-a #ona, la probeta recupera sólo parcialmente su forma quedando deformada permanentemente. as deformaciones en esta región son más acusadas que en la #ona elástica. Estricción. legado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta apreciándose una acusada reducción de la sección de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones continuarán acumulándose -asta la rotura de la probeta por ese #ona.a estricción es la responsable del descenso de la cur*a tensión3deformaciónF realmente las tensiones no disminuyen -asta la rotura, sucede que lo que se representa es el cociente de la fuer#a aplicada +creciente entre la sección inicial y cuando se produce la estricción la sección disminuye, efecto que no se tiene en cuenta en la representación grá&ca. os materiales frágiles no sufren estricción ni deformaciones plásticas signi&cati*as, rompiéndose la probeta de forma brusca. @erminado el ensayo se determina la carga de rotura, carga "ltima o resistencia a la tracciónB la máxima resistida por la probeta di*idida por su sección inicial, el alargamiento en +) y la estricción en la #ona de la rotura.
iagrama de tensión 3 deformación típico de un acero de ba!o límite de $uencia. 4tras características encontradas en el ensayo de tracción son la resiliencia y la tenacidad, que son, respecti*amente, la energía elástica y total absorbida y que *ienen representadas por el área comprendida ba!o la cur*a tensión3deformación -asta el límite elástico en el primer caso y -asta la rotura en el segundo.
