Calculadora de esfuerzo y deformación

Qué muestra la calculadora de esfuerzo y deformación

Cuando jalas o empujas una barra, el material dentro de ella soporta la carga como esfuerzo y se estira o se acorta como deformación. La calculadora de esfuerzo y deformación da ambos, más el módulo de Young, la rigidez que los une. Los ingenieros usan estos números para revisar que una pieza se mantenga muy por debajo de la resistencia de su material.

Fórmulas de esfuerzo y deformación

Las fórmulas de esfuerzo y deformación son razones simples:

Con la fuerza en newtons y el área en mm², el esfuerzo sale directo en MPa. La deformación no tiene unidades, porque es una longitud dividida entre una longitud.

Ejemplo de la calculadora de esfuerzo y deformación

Una tracción de 10 kN sobre una barra de 100 mm² y 1,000 mm de largo que se estira 0.5 mm. La calculadora de esfuerzo y deformación da:

200 GPa es el módulo del acero, así que esta barra se comporta como acero dentro de su rango elástico.

Cómo usar la calculadora de esfuerzo y deformación

Ingresa la fuerza axial en newtons y el área de la sección en milímetros cuadrados para obtener el esfuerzo. Agrega la longitud original y el cambio de longitud en milímetros para obtener la deformación y el módulo de Young. La calculadora de esfuerzo y deformación reporta el esfuerzo en MPa (N/mm²) y psi, para que lo compares directamente con las tablas de materiales.

Cómo leer el resultado de la calculadora de esfuerzo y deformación

Compara el esfuerzo con el límite de fluencia del material; el acero dulce fluye alrededor de 250 MPa, así que 100 MPa dejan un buen margen. La deformación muestra cuánto se estira la pieza, y el módulo de Young identifica la rigidez del material. Estas fórmulas se cumplen en el rango elástico, donde la pieza regresa a su longitud original al quitarle la carga.

Cuándo usar la calculadora de esfuerzo y deformación

• Revisar una varilla o un tornillo a tensión con la calculadora de esfuerzo y deformación
• Obtener el módulo de Young con un ensayo de tensión
• Comparar el esfuerzo con el límite de fluencia
• Resolver problemas de mecánica de materiales

Errores comunes con la calculadora de esfuerzo y deformación

• Mezclar unidades. Newtons con mm² dan MPa; newtons con m² dan Pa.
• Usar el área equivocada. Usa la sección perpendicular a la carga.
• Pasar de la fluencia. El módulo solo aplica en el rango elástico.

Consejos para resultados precisos

• Mide la sección en su punto más chico.
• Mantén un factor de seguridad por debajo del límite de fluencia.
• Usa datos de ensayo de la primera parte recta para el módulo.

Relacionadas con la calculadora de esfuerzo y deformación

El esfuerzo axial es un caso de carga. La calculadora de deflexión de vigas maneja la flexión, y la calculadora de momento de inercia da la propiedad de la sección de la que depende el esfuerzo por flexión.

Fórmulas de esfuerzo y deformación en el rango elástico

La ley de Hooke dice que, hasta el límite elástico, el esfuerzo es proporcional a la deformación, y el módulo de Young es la constante de proporcionalidad. Más allá del punto de fluencia el material se deforma de forma permanente, y las fórmulas de esfuerzo y deformación ya no predicen el comportamiento con un solo módulo. Los resortes se diseñan para trabajar por completo en este rango elástico, que la calculadora de constante de resorte describe como fuerza por unidad de deflexión.

Cómo usar la calculadora de esfuerzo y deformación con datos de ensayo

En un ensayo de tensión, se jala una probeta mientras se registran la fuerza y el alargamiento. Alimentar pares de lecturas en la calculadora de esfuerzo y deformación da la pendiente de la recta esfuerzo-deformación, que es el módulo de Young. Usa las lecturas de la primera parte recta de la curva para un valor preciso.

Referencia de la calculadora de esfuerzo y deformación: módulo de Young

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