1. DIAGRAMA TENSIÓN - DEFORMACIÓN

Las curvas de tensión-deformación se obtienen, generalmente, mediante ensayos de laboratorio realizados bajo normas estandarizadas (ASTM E-8) y utilizando probetas también estandarizadas. 

Probeta

Ejemplos de probetas

Para los ensayos se fijan la velocidad de carga y la temperatura, y estos pueden realizarse con cargas de compresión, tracción, flexión y cortadura, que a su vez, pueden ser estáticas (simulan el comportamiento del material con pequeñas velocidades de aplicación de carga) o dinámicas (modelizan el comportamiento frente a cargas variables con el tiempo).

Los ensayos de compresión, tracción y flexión con cargas estáticas son los más comúnmente aplicados.

Las curvas de tensión-deformación permiten determinar las principales características mecánicas de los materiales. Así, se pueden estimar importantes propiedades mecánicas como: 

• Resistencia
• Rigidez
• Ductilidad
• Resilencia
• Tenacidad

Curva Tensión-deformación

Ejemplo del resultado tras el ensayo

Conceptos de esfuerzo y deformación

Para obtener la relación entre tensión y deformación se tiene que proceder necesariamente por vía experimental mediante ensayos realizados en el laboratorio en donde se comprueba que para dos piezas de distintos materiales, de iguales dimensiones y sometidas al mismo estado de cargas las deformaciones son distintas. 

Diferentes esfuerzos a los que puede estar sometido un material

En los ensayos de compresión y de tracción el esfuerzo (sigma) se mide como la fuerza (F) actuando por unidad de área (A). 

La alteración de la forma o dimensiones de un cuerpo como resultado de las tensiones se denomina deformación. 

Diagrama Tensión-Deformación

Diagrama Tensión-Deformación

• Zona elástica: zona donde al retirar la carga el material regresa a su tamaño y forma inicial. En casi toda la zona se presenta una relación lineal entre la tensión y la deformación y tiene aplicación la ley de Hooke*. La pendiente en este tramo es el módulo de Young* del material. El punto donde la relación entre la tensión y la deformación deja de ser lineal se llama límite proporcional. El valor de la tensión donde termina la zona elástica se llama límite elástico y puede coincidir con el límite proporcional (ejemplo: caso del acero). 
• Meseta de fluencia: región donde el material se comporta plásticamente, es decir, en la que continúa deformándose bajo una tensión constante o, en la que fluctúa un poco alrededor de un valor promedio llamado límite de cedencia o fluencia. 
• Endurecimiento por deformación: zona donde el material retoma tensión para seguir deformándose, va hasta el punto de tensión máxima (tensión o resistencia última).
• Zona de tensión post-máxima: en este último tramo el material se va poniendo menos tenso hasta el momento de la fractura. La tensión de la fractura es llamada tensión última. 

Esquema curva tensión-deformación

Los materiales, en su totalidad, se deforman a una carga externa. Se sabe además que, hasta cierta carga límite el sólido recobra sus dimensiones originales cuando se le descarga. La recuperación de las dimensiones originales al eliminar la carga es lo que caracteriza al comportamiento elástico. La carga límite por encima de la cual ya no se comporta elásticamente es el límite elástico. Al sobrepasar el límite elástico el cuerpo sufre cierta deformación permanente al ser descargado, se dice entonces que ha sufrido deformación plástica. 

* Ley de Hooke: establece que el alargamiento unitario que experimenta un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada sobre el mismo. 

* Módulo de Young: razón del esfuerzo longitudinal entre la deformación longitudinal.