Estrés, tensión y deformación

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Estrés, tensión y deformación

Para comprender las propiedades resistivas de los materiales plásticos, experimentando fuerzas de deformación, es importante comprender la fuerza misma. En términos simples, la fuerza se define como el trabajo (energía) requerido para mover un objeto a una cierta distancia. Según el peso del objeto y la distancia que se requiere para moverlo, podemos calcular la cantidad de fuerza necesaria para completar la tarea. Sin embargo, en el caso de piezas de plástico, el cálculo de la fuerza se vuelve un poco más complejo.

Por ejemplo, para abrir la tapa de una botella de agua, debemos aplicar la fuerza suficiente para romper la tapa de su sello. De manera similar, para abrir una bolsa de papas fritas o dulces, necesitamos romper la bolsa para superar las fuerzas intermoleculares que mantienen unidos los plásticos. En la ingeniería de plásticos, el concepto de tensión se utiliza en comparación con las fuerzas. El estrés se define como la relación de fuerza aplicada sobre un área determinada.

El área de la sección transversal que soporta la carga es significativa en comparación con el área estructural general. El esfuerzo generalmente se expresa como libras por pulgada cuadrada (psi) o en unidades CGS como Newton por metro cuadrado (N / m2) o megapascal (MPa) en el sistema de medición SI Hay dos tipos de tensión: tensión normal y tensión de corte. Las tensiones normales surgen de las fuerzas que son perpendiculares a la sección transversal del material y están representadas por la letra griega sigma (σ). Mientras que el esfuerzo cortante surge de las fuerzas que son paralelas a la sección transversal del material y están representadas por la letra griega tau (τ). Por ejemplo, el estiramiento de una banda elástica indica tensión normal, mientras que la extensión de gelatina sobre un trozo de pan indica tensión de corte. La figura 3.5 es una representación esquemática de las fuerzas que conducen al esfuerzo normal y al esfuerzo cortante. Para una carga de fuerza no uniforme, se puede calcular un valor de esfuerzo promedio como:

Fuerza

Estrés = --------------
Area

Hay dos tipos de tensión: tensión normal y tensión de corte. Las tensiones normales surgen de las fuerzas que son perpendiculares a la sección transversal del material y están representadas por la letra griega sigma (σ). Mientras que el esfuerzo cortante surge de las fuerzas que son paralelas a la sección transversal del material y están representadas por la letra griega tau (τ). Por ejemplo, el estiramiento de una banda elástica indica tensión normal, mientras que la extensión de gelatina sobre un trozo de pan indica tensión de corte. Para una carga de fuerza no uniforme, se puede calcular un valor de esfuerzo promedio como:

Promedio de fuerza

Promedio de estrés = ------------------------------------------------------------ Área sobre la cual se aplica la fuerza

Cuando se aplican fuerzas a una muestra, como se muestra en la figura 3.5, tienden a deformar el material en la dirección de la tensión que introduce la fuerza.

La deformación es la cantidad de deformación del material en la dirección de la fuerza aplicada. La figura 3.5 muestra el cambio en la longitud (ΔL) de una muestra rectangular cuando se somete a tensiones normales y de corte. La deformación de un material se calcula como la relación del cambio de longitud a su original longitud y por lo tanto, es una unidad adimensional. La tensión a menudo se denota en términos de porcentaje (%) y se puede expresar como:

Cambio en la longitud ΔL

Presion (%) = ----------------------------------------- = --------------

Longitud original L

La relación entre el estrés, la deformación y el comportamiento de deformación de los materiales plásticos cuando se exponen a diversas fuerzas de deformación se desarrolla en las siguientes secciones.