Se cree que la tensión y la deformación son los conceptos más fundamentales en ingeniería y ciencia de los materiales. Ambos definen lo que ocurre cuando se ejercen fuerzas sobre los materiales. Si obtiene el conocimiento adecuado de estas dos propiedades, sus tipos y las diferencias clave entre ellas, le ayudará en las aplicaciones industriales a detectar fallas en componentes con materiales delicados.
El estrés y sus tipos
El estrés se refiere a la fuerza ejercida por unidad de área sobre un material. La cantidad de estrés que se aplica al objeto para una cantidad específica de deformación permite medir si el objeto es rígido o rígido. Los siguientes son los principales tipos de estrés:
- Esfuerzo cortante
- Esfuerzo de tracción
- Estrés normal
- Estrés compresivo
- Estrés en el plano
¿Cepa y sus tipos?
La deformación es el resultado en forma de cambio o deformación que se produce en la forma del material. Aquí también puedes encontrar los diferentes tipos de deformación.
- Deformación cortante
- Deformación volumétrica
- Deformación elástica
- Distensión lateral
- Deformación normal o longitudinal
Diferencias principales entre estrés y tensión
Conocer la diferencia sutil entre deformación y tensión es esencial en la ingeniería estructural y la ciencia de los materiales. La evaluación de ambas revela detalles sobre el comportamiento del material que ayudan a tomar decisiones importantes para el diseño. Su asociación también permite la medición de las principales propiedades de la mecánica. Comprender los protocolos de tensión y deformación es esencial para los ingenieros de diferentes campos.
Diferencia entre definición y medición
- La tensión tiene una dimensión de fuerza por área, y sus unidades en el SI son pascal (Pa) o newton por metro cuadrado (N/m2). Cuenta la fuerza que actúa sobre un área particular de un material. Puedes calcular la tensión utilizando la siguiente fórmula: σ=FA
- La deformación es el recuento de la distorsión que sufre el objeto al aplicarle fuerza, dividido por las dimensiones originales del objeto. Se calcula como un valor decimal o un porcentaje.
- Por naturaleza, la tensión es un cálculo de fuerza, mientras que la deformación, por otro lado, es una medida de deformación. Además, puedes encontrar la tensión con sus unidades, mientras que la deformación no tiene dimensiones.
Diferencias en tipos y aplicaciones
- La tensión de tracción, la tensión de compresión y la tensión cortante son los principales tipos de tensión, cada uno de los cuales se observa correlacionado con diversas aplicaciones de fuerza y conduce a las diferentes reacciones que ocurren internamente en el material.
- A diferencia de los tipos de tensión, los tipos de deformación como la volumétrica, la elástica y la plástica aparecen ante usted en diversos comportamientos de deformación una vez que se ejerce la tensión. Por ejemplo, puede resultar conveniente tener una deformación elástica en resortes, mientras que el otro tipo de deformación puede provocar la falla del material en estructuras críticas.
- La tensión de compresión es la fuerza que hace que el material se deforme de tal manera que se produce una disminución de su volumen. Un nivel más alto de tensión de compresión suele provocar el colapso del material debido a la tensión. Este tipo de tensión se utiliza en la construcción con el fin de mantener unidos los objetos. Por ejemplo, imagina que estás construyendo un puente. Utilizarías la tensión de compresión para mantenerlo unido mientras se construye.
- Por otro lado, la deformación volumétrica es el cambio de una muestra de roca cuando se expone a una carga externa y se refiere a la proporción de la variación en el volumen con respecto al volumen original de la muestra de roca. Puede encontrar este tipo de deformación resaltando la deformación por compresión después de σ cd y antes de la deformación por dilatación y σ c d.
Relación entre causa y efecto
- La tensión actúa como causa, si se ejercen fuerzas externas sobre un material. La tensión representa básicamente la resistencia interna que proporciona un material en contraposición a la deformación causada por la ejecución de la carga. La tensión hace que un material altere su forma o se deforme, además de influir en sus propiedades mecánicas, resistencia y rigidez. Si la tensión es demasiado alta, se puede producir una fractura del material o incluso una deformación permanente. Lo más importante es que la corrosión, la fatiga y otros tipos de degradación del material a lo largo del tiempo también son causadas por la tensión.
- Por otro lado, si observamos el efecto de la tensión, es corregible, ya que se puede ver que el material vuelve a su forma original cuando se retira la carga. La deformación plástica puede tener lugar si la tensión excede el límite de elasticidad, lo que da como resultado una variación permanente en la forma del material. Hay menos posibilidades de fractura en el material que se puede aprovechar incluso bajo una tensión excesiva. La tensión provoca alteraciones en las propiedades de otros materiales, incluidas la conductividad térmica, la conductividad eléctrica y la susceptibilidad magnética.
Comportamiento físico y márgenes de seguridad
- La tensión puede provocar un cambio de forma, estiramiento, compresión o torsión del material. Las tensiones son magnitudes que se interpretan matemáticamente, se miden a través de las deformaciones y no se pueden calcular directamente. Según la Ley de Hooke, son proporcionales a las deformaciones dentro del límite de elasticidad de un material. Los ingenieros y usted pueden incorporar márgenes de seguridad para evitar alcanzar el rango plástico en función de la tensión máxima admisible.
- Siempre se pueden detectar tensiones de forma física. Se expresan como "variación de las dimensiones dividida por la dimensión real". Se pueden medir las tensiones directamente adoptando medidores de tensión o midiendo a través del desplazamiento. En esencia, las tensiones se generan en un cuerpo cuando se lo expone a una carga, que en última instancia crea las tensiones. Se puede ver la tensión en plásticos o elásticos.
- Los distintos materiales muestran un comportamiento diferente cuando se exponen a tensiones y esfuerzos. Por ejemplo, bajo tensión, los metales dúctiles, como las aleaciones y el acero inoxidable, tienden a ceder y luego se deforman, mientras que los metales delicados, como los aceros con alto contenido de carbono, tienen más probabilidades de romperse bajo una deformación plástica nominal. Por el contrario, el comportamiento de la tensión-deformación sometido a polímeros es bastante diferente.
Aplicabilidad de la tensión y la deformación
- La tensión se aplicaría si el cuerpo en contacto fuera una sustancia sólida, como un metal. Todo metal posee una capacidad de tensión, más allá de la cual pierde su resistencia a la tracción y su forma de forma permanente.
- Por el contrario, a menudo se encuentra tensión en sustancias elásticas, incluidas las bandas de goma. La tensión es la principal causa de estiramiento de una sustancia más allá de su longitud estándar y se recupera cuando se libera la fuerza. También se la puede llamar propiedad elástica. La cantidad de tensión que soporta una sustancia se puede ilustrar en forma de relación de tensión, que es la longitud de estiramiento/longitud real. La repetición del estiramiento hará que la sustancia pierda su elasticidad.
Conclusión
Todos los conocimientos que debe tener en cuenta le permitirán comprender los conceptos fundamentales de tensión y deformación, diferenciarlos en función de sus propiedades y obtener la mejor respuesta al trabajar con ellos. También mejorará su conocimiento sobre su aplicación industrial. Recuerde que comprender los comportamientos de la tensión y la deformación le ayudará a garantizar los estándares de seguridad y rendimiento de seguridad. Además, le ayudará a aumentar la credibilidad y la durabilidad de las estructuras y los productos en diferentes industrias.
