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Rodrigo Ricardo

Punto de rendimiento: definición, curva y alargamiento

Publicado el 27 octubre, 2021

Definición del punto de rendimiento

Los materiales pueden ser cualquier cosa, desde hormigón hasta acero y vidrio. Entonces, ¿cuál es exactamente el límite elástico de un material? Ceder, en nuestro lenguaje cotidiano, significa ceder ante la fuerza, la presión o las exigencias. En el caso de los materiales, la idea es la misma: se dice que un material ha cedido cuando cambia de forma después de la aplicación de fuerza o cuando ha “cedido”. Por ejemplo, cuando estira una banda de goma, esencialmente aplica una fuerza sobre ella con las manos y la banda de goma cede o se deforma . El punto de fluencia es el punto en el que el cambio / deformación de un material se ha vuelto permanente después de que se elimina la fuerza. Si la banda elástica se había agrandado o alargado después de que dejó de tirar de ella, entonces pasó el límite de elasticidad de la banda elástica. ¡Ay! (Algunas veces,límite elástico )

Curvas de tensión-deformación

Entonces, ¿cómo sabemos cuándo estamos cerca del límite elástico de un material? Además, ¿por qué algunos materiales se rompen más fácilmente? Las respuestas a estas preguntas se encuentran en algo que usan los ingenieros y científicos, llamado curva de tensión-deformación , que es una forma gráfica de trazar la tensión y la deformación de un material.


Curva tensión-deformación
Estrés-Deformación_curva

Si lo ve por primera vez y cree que parece ciencia espacial, ¡no se alarme! El estrés es simplemente la fuerza que aplicó sobre la banda elástica, dividida por el área de la sección transversal. ¡La tensión es aún más simple, y es solo el nombre que se le da a la medición de la deformación, o la cantidad de daño que sus manos causaron al tirar de la banda elástica! La deformación se mide dividiendo el cambio en la longitud del material por la longitud original. Cada material tiene una ‘curva’ completamente única para la misma cantidad de fuerza que se aplica, ya que cada material es único en el nivel fundamental. La curva del acero se verá muy diferente de la curva del hormigón o incluso de un material muy similar como el hierro.

Regiones plásticas y elásticas

¿Qué pasa si la banda de goma vuelve a su tamaño y forma originales después de que deja de tirar? Si después de eliminar la fuerza, el material volvió a la forma original, entonces podemos decir que el material se deformó elásticamente . La curva de tensión-deformación nos ayuda a mostrarnos la región o trayectoria hasta que esto es cierto o hasta donde es posible la deformación elástica. Dado que después del límite de fluencia el material se deforma o cambia permanentemente, la parte de la curva que está antes del límite de fluencia nos da la región elástica . Los cambios permanentes en la forma o el tamaño del material se denominan deformaciones plásticas . La parte de la curva después del punto de fluencia nos da la región plástica , en la que el material se cambia permanentemente.

Alargamiento

Pero espere, podría decir: ¿y si hubiera seguido tirando y la goma elástica se partiera en pedazos, como suele ocurrir? En ese punto, decimos que el material alcanzó su punto de falla . Por lo general, antes de que un material alcance el punto de falla, pasa por la fase de alargamiento . En esta fase de la fuerza que se aplica, el material no volverá a su forma original después de eliminar la fuerza, pero aún se estira antes de romperse. Cuando la fuerza continúa, y el material ya está en la fase de alargamiento o ‘estirado’, el material ya no puede soportar la tensión y alcanzará un punto de falla, como en el caso de que la banda de goma se rompa en pedazos.

Entonces, en general, ¿cómo nos ayudan los puntos de fluencia, las regiones plásticas y las deformaciones elásticas en el mundo real? Conocer la curva de rendimiento ayuda a predecir el comportamiento de un material y a responder preguntas importantes sobre su seguridad, confiabilidad y desempeño para los departamentos de ingeniería y construcción dentro de diferentes proyectos, diseños y sitios, en todo el mundo.

Resumen de la lección

Hoy hemos aprendido que el punto de fluencia es el punto en el que un cambio en la forma del material se ha vuelto permanente, cuando se elimina una tensión o fuerza. Los puntos de rendimiento se pueden mostrar en gráficos con la ayuda de ‘curvas’ de rendimiento que también se conocen como curvas de tensión-deformación.

Una curva de tensión-deformación es una forma gráfica de trazar la tensión y la deformación de un material y cada material tiene una ‘curva’ completamente única para la misma cantidad de fuerza que se aplica.

La primera etapa por la que pasa un material es la región elástica donde ha tenido lugar la deformación elástica , en la que el material no cambia permanentemente. Después del límite de elasticidad, el material entra en la región plástica donde se ha producido la deformación plástica , en la que la deformación es permanente. Una vez que un material se deforma plásticamente, pasa por la fase de alargamiento en la que el material se deforma aún más por la aplicación de fuerza continua. Si al final de la fase de alargamiento la fuerza aún se aplica, el material alcanzará el punto de falla y se romperá.

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