Introducción
En este laboratorio se estudiarán los principios de lo que es la flexión, deflexión y todo lo que lo compone, con el fin de aprender nuevas habilidades en el manejo de la estructura de un material, teniendo en cuenta como la estructura afecta sus propiedades. Es importante el estudio de estos procesos para lograr obtener las dimensiones físicas del material que se necesita. En la industria industria de construcción, vemos que estos procesos se usan al querer formas estructuras con arcos y vigas, que también pueden servir para la parte de decoración de las mismas; también es importante estudiar este concepto ya que se utiliza en el diseño de muchos componentes de máquinas (8).
Marco teórico Ensayo de flexión Cuando se aplican fuerzas perpendiculares a un eje longitudinal de un material, logrando generar un giro en las secciones transversales. Para lograr simplicidad en el ensayo de flexión, a las vigas usadas en este, se hará la carga concentrada en el punto medio. También se obtiene un esfuerzo cortante (la fuerza aplicada es paralela al área trasversal del objeto y perpendicular a su normal), generando que en la propiedad de resistencia del material varié con la distancia entre los apoyos; ya que cuando esta distribución de tensiones sobre la sección transversal aumenta o disminuye (1), los esfuerzos cortantes se mantienen constantes; Lo cual indica que este tendrá una influencia menor mientras que la distancia entre los apoyos sea más grande. Es por esto que la probeta ha logrado acomodarse a su propia altura y diámetro aceptando el esfuerzo de corte de manera menospreciable. En otros ensayos se puede llegar a obtener una flexión pura cuando se aplican dos fuerzas (2). En la siguiente imagen podemos observar la aplicación de una fuerza sobre un material, para poder generar el esfuerzo de flexión de este (Figura 1).
Figura 1: diagrama de aplicación de fuerza y procedimiento de pruebas de flexión
Flexión La flexión es la deformación que presenta un material con estructura alargada, de forma perpendicular al eje, alargado, en el que se está aplicando la fuerza; Se logra un momento de flexión puro cuando se aplica más de una fuerza perpendicular a su eje longitudinal, como se había nombrado anteriormente (3).A continuación podemos observar una barra sometida a un momento de flexion (figura 2)
Figura 2: barra antes de aplicar la fuerza y después de aplicarla (7).
Fibra Neutra En una línea imaginaria del objeto, que pasa por el centro de gravedad del mismo (punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas de gravedad que actúan sobre las distintas masas materiales de un cuerpo (4)), por su sección transversal; sometido a una fuerza para querer producir un esfuerzo de flexión, el cual no ocurre y por ende no se presenta ninguna deformación del objeto (5). Se puede observar en la siguiente imagen (figura 3).
Figura 3: fibra neutra en un material
Cargas y condiciones en los apoyos de una viga En esta parte mostraremos lo más importante referente a las cargas y las condiciones de apoyo que una viga debe tener a) Diagrama de fuerza cortante y momento flector Se utilizan para determinar la capacidad que tiene la estructura diseñada para soportar la carga, también sirve para lograr obtener las dimensiones adecuadas de la estructura (6). Esas funciones se trazan y representan por medio de diagramas llamados diagramas de cortante y momento. Los valores máximos de V y M se pueden obtenerse de esas gráficas. A continuación, se muestra un caso común para el uso de estos diagramas. (ver figura 3). Se aplica una fuerza(P) sobre la barra, generando un esfuerzo cortante llamada(V) y un momento flexionarte (momento en el que se aplica la fuerza y el objeto se flexiona). Para poder expresar este esfuerzo cortante y este momento flexionarte como máximo se debe generar como función de la posición, es decir V y M en función del largo de la barra. Esto se puede representar por medio de estos diagramas de corte y de momento en el cual los valores máximos de esfuerzo cortante y máximo de momento flexionarte se pueden conseguir en estas gráficas, como la que está a continuación (figura 4).
Figura 4: Diagrama de fuerza cortante y momento flector
b) Deformación por flexión
Cuando algún material, en este caso las barras se deforman por generar una fuerza per pendicular sobre su eje longitudinal, generando un momento de flexión hace que la parte inferior se alargue y la de arriba se comprima. Entre estas dos partes del material existen fibras longitudinales, que son aquellas que están presentes en materiales compuestos con e l fin de conseguir mayor rigidez y elevadas resistencias a baja densidad, y por ende estas no permiten un cambio en su longitud. Las secciones transversales siguen planas y continúan siendo perpendiculares al eje longitudinal durante el ensayo de flexión (9). Se puede observar la deformación por flexión en la siguiente imagen (Figura 4).
Figura 5: imagen de deformación por flexión
Ecuaciones Esfuerzo por flexión
a) M = momento flector máximo b) C= distancia perpendicular del eje neutro al punto más elevado, donde actúa el esfuerzo de flexión c) I= momento de inercia
Donde al final nos queda la siguiente ecuación: Donde el esfuerzo puede ser de tensión o de compresión
También encontramos lo que es la deformación unitaria que es la deformación interna del material por los esfuerzos internos, que puede ser producido por una o más fuerzas aplicadas, que queda de la siguiente manera :
1. https://es.wikipedia.org/wiki/Momento_flector 2. http://www.oni.escuelas.edu.ar/olimpi2000/santa-fesur/ensayodemateriales/Ensayos/flexion.htm 3. https://es.wikipedia.org/wiki/Flexi%C3%B3n_mec%C3%A1nica
4. http://www.monografias.com/trabajos71/centro-de-gravedad/centro-degravedad.shtml#ixzz4YblKlSq0
5. 6. 7. 8.
http://www.parro.com.ar/definicion-de-fibra+neutra http://es.slideshare.net/yohantovar393/diagrama-de-corte-y-momento-38291938 http://www.angelfire.com/co4/flexiondcm/mat.pdf http://es.slideshare.net/MigueZR/esfuerzo-deformacion-flexion-fatiga-y-torsion27893465 9. https://books.google.com.co/books?id=YiWdEYEHBIAC&pg=PA542&lpg=PA542&dq=fibras +longitudinales+materiales&source=bl&ots=iI5okrkukx&sig=nr_F4tBtQr1oNTLmeNws8TIlk YE&hl=es419&sa=X&ved=0ahUKEwjC1oLWxI7SAhVBLSYKHR5UArwQ6AEIQDAJ#v=onepage&q=fibra s%20longitudinales%20materiales&f=false
