En este objeto de aprendizaje se presentará la interpretación del diagrama esfuerzo-deformación en el análisis de materiales.
Esfuerzo y deformación
Diagrama de esfuerzo-deformación
El diagrama esfuerzo-deformación es el resultado de la prueba o ensayo de tensión sobre un elemento calibrado llamado probeta. La prueba consiste en someter la probeta a una tensión creciente hasta su ruptura, al tiempo que se mide la deformación causada en el elemento, lo que nos permite separar los elementos en dúctiles y frágiles.
En el caso de materiales frágiles, la curva consiste sólo en la parte elástica y al pasar a la etapa plástica, el material falla inmediatamente. Los elementos dúctiles pueden deformarse longitudinalmente, o fluir a temperatura ambiente; pueden distinguirse cuatro etapas en la gráfica de esfuerzo-deformación de un elemento dúctil.
Etapa elástica, donde se considera que el material absorbe la energía de la tensión de manera elástica, obedeciendo la ley de Hooke, con una deformación no permanente, por lo que esta etapa de la gráfica es una línea recta de pendiente E, llamada a su vez, módulo de Young.
Etapa de deformación plástica, o cedencia, donde se presenta la mayor deformación en relación a la variación de esfuerzo; la probeta sufre un encuellamiento o reducción en esta etapa, y la deformación a partir de este punto es permanente.
Endurecimiento por deformación, al llegar a cierto límite de deformación, el material presenta una resistencia mayor a la deformación debida a un reacomodo en su estructura.
Etapa de estricción, dado que ciertas zonas de la probeta se deforman más que otras, existen secciones de área transversal más pequeñas, que con un esfuerzo menor pueden seguirse deformando hasta la ruptura.
Asimismo, del diagrama esfuerzo-deformación podemos definir tres valores de esfuerzo importantes, el esfuerzo crítico σy llamado punto de fluencia (que es el máximo valor de esfuerzo antes de que el material sufra deformación plástica); el esfuerzo σu , llamado esfuerzo último o resistencia última, que indica el máximo esfuerzo que puede aplicársele a la probeta; finalmente podemos definir el valor σB como resistencia a la fractura, que es el valor de esfuerzo para que ésta ocurre, como lo ilustra la figura.