Las estructuras y componentes mecánicos están diseñados para soportar tensiones elásticas, por lo que se hace necesario conocer el nivel de estrés donde comienza la deformación de la cepa o plástico.
Pero, ¿qué es el límite elástico?
Límite Elástico es precisamente el punto donde comienza la deformación irrecuperable (o plástica) del material. Desde este punto el material sólo recuperará la parte elástica de su deformación... y será permanente e irreversible.
El comienzo de la cepa tiene mayor deformación en relación con el estrés aplicado, lo que hace que este punto sea visible en algunos materiales más dúctiles como el acero bajo en carbono.
La transición del régimen elástico al plástico ocurre abruptamente en estos materiales.
Este fenómeno es conocido por un pico de cepa "exagerada" o discontinua.
En la mayoría de los otros materiales, sin embargo, la transición elástica/plástica ocurre continua o gradualmente, y el punto de rendimiento no está claro. Vea el punto "P en el gráfico a continuación.
Análisis del gráfico de deformación x tensión
Aquí está el gráfico que las escuelas y universidades presentan. Recuerde que este caso es la excepción no la regla.
Analizando el gráfico podemos observar 3 fases (zonas) del material: Elástico, cepa y plástico.
Zona elástica
El material no sufre cambios macroscópicos ni pierde propiedades.
Es como una goma, la tiras y vuelve. ¡Y no parece que lo hayas tirado antes!
En otras palabras: la Ley de Hooke está en su lugar.
Nota: Las cargas cíclicas (alternas) pueden causar fatiga en ciertos materiales y pueden causar fallos.
Tensión desconcierta
Es el área donde el material ya sufre deformación plástica pero esto no es detectado por la máquina de ensayo porque el material "se filtra" o se expande sin requerir más fuerza (tensión).
La explicación del fenómeno es metalúrgica y está vinculada, en acero, a bajas cantidades de carbono.
La baja fuerza de yiles no siempre es mala. Los materiales con bajo límite elástico son buenos para doblar y conformar.
Los materiales con alta resistencia son difíciles (o caros) de conformar.
Zona plástica
En esta etapa el material no puede volver a su estado inicial. Algunas deformaciones plásticas (crueping) son permanentes.
Los puntos clave aquí son T (Resistencia máxima a la tracción) y R (estrés por fractura).
Cómo calcular el Límite Elástico
Normalmente trazamos una línea recta paralela a la parte elástica de la curva de deformación de tensión x, a partir de una pre-deformación de 0,002.
El punto de encuentro de la línea paralela con la curva representa Límite Elástico convencional como se puede ver en la figura siguiente:
Límite Elástico X Estrés admisible
El límite elástico se utiliza ampliamente en el cálculo del estrés admisible en los proyectos. Pero no son iguales.
El estrés permitido es sólo una fracción del límite elástico. Vea a continuación la fórmula:
Nota: C.S. = coeficiente de seguridad.
Obtenga más información sobre la resistencia a la tracción (con ejemplos prácticos).
Límite Elástico del acero
El límite elástico del acero puede variar dependiendo de la especificación o estándar, espesor, tratamiento térmico, etc.
Sin embargo, se espera que un acero común 1020 (como un AISI SAE 1020) tenga 350 MPa o 50800 psi de resistencia.
La mayoría de los estándares (ASTM A36) especifican un límite elástico mínimo. Este límite suele oscilar entre 245 y 355.
Generalmente se acepta como cierto que un acero común nunca tendrá menos de 200MPa o más de 2100MPa de límite elástico. (fuente matweb)
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