UNI VERSI VERSI DAD CATÓL I CA L OS ÁNGEL ES DE CHIMBOTE
ESCUELA ESCUELA D E I NGENI ERÍA CI VI L Asignatura
: RESISTENCIA DE LOS MATERIALES I
Docente
: SOTELO URBANO JOHANA
Ciclo
: VI
Título
: DEFORMACIONES POR TEMPERATURA
Integrantes
:
GIRÓN ANDRADE MELISSA MORENO CHAVEZ JUNIOR PAREDES CORTEZ IRWIN SALIRROSAS MORENO GUSTAVO PEREZ AGUINAGA LUIS FERNANDO ESPINOZA ORTECHO YAMPIER DE PAZ PEREZ JESUS
Chimbote – Perú 2015
La experiencia ha demostrado que si incrementamos la temperatura de un cuerpo éste se dilata (aumenta sus dimensiones) y si disminuye la temperatura éste se contrae (reduce sus dimensiones); este fenómeno es reversible, es decir, cuando el cuerpo vuelve a la temperatura inicial, recupera las dimensiones que tenía inicialmente. Fácilmente se comprende que en un cuerpo en cuyo interior exista un gradiente de temperaturas, las dilataciones de las superficies que se encuentren en un instante determinado a mayor temperatura serán superiores a las de temperaturas más bajas, y esta dilatación relativa de unas superficies respecto de otras, serán causa de un estado de tensiones que en algunos casos (como ocurre en las turbinas de vapor y motores Diesel) puede ser de extraordinaria importancia su conocimiento. El estudio de la resistencia de los materiales comprende la determinación tanto de esfuerzos en elementos estructurales de carga como la deflexión o la deformación delos mismos. En general, se requiere el análisis tanto del esfuerzo como de la deformación unitaria. En los materiales se presentan dos clases de deformación, la deformación elástica, provocada por las cargas externas y la deformación térmica , provocada por los cambios de temperatura. Cuando un material se calienta tiende a expandirse y luego que se enfría tiende a contraerse. Si se permiten que las deformaciones térmicas ocurran sin restricción, no se producirían esfuerzos. Estos esfuerzos se llaman esfuerzos térmicos. .
DEFORMACIONES QUE CAUSAN LOS CAMBIOS DE TEMPERATURA Al presentarse un cambio de temperatura en un elemento, éste experimentará experimentará una deformación axial, denominada deformación térmica. Si la deformación es controlada, entonces no se presenta la deformación, pero si un esfuerzo, llamado esfuerzo térmico. Los casos más generales de deformación y esfuerzo térmicos, son:
Puentes y elementos estructurales, donde se puede pasar de temperaturas iniciales de – 30 °F a 110 °F .
Vehículos y maquinaria.
Piezas de máquinas con calentamiento calentamiento excesivo, como como motores, hornos, cortadores de metal, trenes de laminación, equipo de moldeo y extrusión de plástico, equipo procesador de alimentos, compresores de aire, y mecanismos industriales.
COEFICIENTE DE EXPANSIÓN TÉRMICA (α) Es la propiedad de un material que indica la cantidad de cambio unitario dimensional con un cambio unitario de temperatura´. El coeficiente de expansión térmica rige la deformación y el esfuerzo térmicos que experimentó un material. En el sistema inglés, la unidad del coeficiente de expansión térmica es °F 1 , y en el sistema internacional es °C -1 .
Coeficiente de expansión térmica de algunos metales, vidrio cilindrado, madera y concreto, x 10
-6
ESFUERZO Y DEFORMACIÓN POR ORIGEN TÉRMICO
Esfuerzo Térmico: estos
esfuerzos se generan cuando a un
elemento sometido a cambios de temperaturas se le sujetan de tal modo que impiden la deformación del mismo, esto genera que aparezcan esfuerzos la pieza.
Deformación térmica:
ESFUERZOS TÉRMICOS Cuando un material se somete a un incremento i ncremento de temperatura se produce una dilatación:
AL INCREMENTARSE LA TEMPERATURA SE PRODUCE UNA DILATACIÓN
Como se recordará, en los cursos de Física se ha estudiado que:
TL Siendo Coeficiente T
de dilatación térmica
: Incremento de temperatura
Si al elemento se le impide la libre dilatación mediante una restricción como un empotramiento, el elemento quedará sometido a un esfuerzo al ser impedido el alargamiento por medio de los dos empotramientos.
AL MEDIRSE LA LA DILATACIÓN SE GENERAN GENERAN ESFUERZOS DE DE COMPRESIÓN
La fuerza ejercida por el empotramiento se puede calcular quitándolo y dejando que se produzca la deformación y volviéndolo a poner de tal manera que obligue a la barra a recobrar su tamaño original.
Como en la realidad los empotramientos estan impidiendo completamente la deformación debe cumplirse que:
Temperatura
carga
Por lo tanto el esfuerzo generado por el cambio de temperatura es:
INCREMENTO DE LONGITUD DEBIDO A UNA VARIACIÓN
DE TEMPERATURA LINEAL Para calcular esta variación de longitud. Se debe considerar una única fibra, que se tomara como fibra de referencia, ya que el alargamiento de todas las fibras no va a ser el mismo. Cada fibra de la viga se va a alargar en función del incremento de temperatura al que esté sometida.
DILATACION TÉRMICA Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, de longitud, volumen volumen o alguna otra
dimensión
métrica
que
sufre
un
cuerpo
físico
debido
al aumento de temperatura de temperatura que se provoca en él por cualquier medio. La contracción térmica es la disminución de propiedades métricas por disminución de la misma.
PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LAS TENSIONES TÉRMICAS CUANDO SE IMPIDEN LAS DILATACIONES Es conveniente utilizar el siguiente procedimiento: procedimiento:
Se calcula la dilatación, como si ésta fuera libre.
Se
aplica la fuerza de tracción o compresión mono axial para que la
pieza ocupe la posición a la que está obligada por las ligaduras impuestas.
Se hace un esquema gráfico de los dos apartados anteriores y se deducirá de él la relación o relaciones geométricas entre las deformaciones debidas a las variaciones térmicas y las fuerzas de tracción o compresión compresión aplicadas.
EJERCICIOS PROPUESTOS
“
PRIMER EJERCICIO
SOLUCIÓN:
”
SEGUNDO EJERCICIO
TERCER EJERCICIO:
CUARTO EJERCICIO: VIGA BIAPOYADA CON VARIACIÓN DE TEMPERATURA
SOLUCIÓN:
BIBLIOGRAFÍA
https://es.wikipedia.org/wiki/Dilataci%C3%B3n_t%C3%A9rmica http://www1.ceit.es/asignaturas/Materiales1/docu/tema3.pdf http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/palmira/5000155/lecciones/l ec5/5_1.htm#TEMPE https://es.scribd.com/doc/86957747/Esfuerzo-termico http://es.slideshare.net/vilchez/deformacin INTRODUCCION+SOBRE+LAS+DEFORMACIONES+POR+TEMPERA TURAS http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Leccion2.Refractarios.PropiedadesME CANICAS.pdf http://www.bdigital.unal.edu.co/5855/1/jorgeeduardosalazartrujillo20072_ Parte1.pdf