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3.5.- Ensayos de flexión, pandeo, torsión y cizalladura.

El ensayo de flexión consiste en someter a una probeta, apoyada sobre rodillos en sus extremos, a una carga progresivamente creciente en su parte central, que tiende a curvarla en sentido longitudinal.
Ensayo de flexión
Fotografía de un ensayo de flexión a una probeta de hormigón.

La probeta, a medida que se le aplica la carga, va sufriendo una deformación que genera una curvatura; en la zona inferior tiende a estirarse, mientras que en la superior tiende a contraerse. Esto se traduce en que las fibras de material están sometidas a esfuerzos de tracción en la parte inferior, y a esfuerzos de compresión, en la parte superior. Existe una zona, justo donde se pasa de cargas de tracción a cargas de compresión, donde la carga es nula, y el material no sufre ninguna deformación, y que se conoce como zona de fibra neutra.

Este ensayo se aplica sobre materiales que van a sufrir este tipo de solicitaciones, como es el caso de de estructuras, vigas, alas de avión, etc., y se emplean normalmente probetas alargadas, de sección circular, cuadrada o rectangular. Si se trata de un material tenaz, sufrirá deformaciones, sin llegar a romperse, mientras que si se trata de un material frágil, aparecerán tensiones de rotura.

El ensayo de pandeo consiste en someter a una pieza esbelta a esfuerzos de compresión, de manera que en lugar de aplastarse se deforma lateralmente.
Tipos de pandeo
Fotografía de tipos de pandeo según la fijación de los extremos.

Si sobre una pieza esbelta se aplica una fuerza de compresión, el comportamiento no es el mismo que se ha estudiado para los ensayos de compresión, ya que en este caso, la pieza no se aplasta, sino que se deforma lateralmente, generándose una inestabilidad elástica.

La carga axial máxima que puede soportar una pieza sin sufrir deformaciones de este tipo, se denomina "carga crítica de pandeo" o "carga de pandeo de Euler". Para su cálculo, existen diferentes fórmulas en función de la sujeción de los extremos de la pieza, ya que tal y como puede observarse en la fotografía de la derecha, se dan diferentes deformaciones según si están empotrados, libres, o apoyados.

Una pieza se considera esbelta, cuando sus dimensiones cumplen la relación :

Relación que debe cumplir un cuerpo "esbelto"
El ensayo de torsión consiste en someter a una probeta, sujeta de forma rígida en uno de sus extremos, a un momento torsor progresivamente creciente que tiende a retorcerla.


Los ensayos de torsión son muy aplicados en árboles de máquinas, tornillos, etc., ya que en estos casos, una sección de estos cuerpos permanece estática, mientras que otra tiende a girar, apareciendo un momento torsor que tiende a retorcer el cuerpo.

El ensayo de cizalladura consiste en someter a un material a un esfuerzo de cortadura creciente hasta lograr la rotura.
El esfuerzo de cortadura o esfuerzo de cizalladura es un esfuerzo que resulta de la aplicación de cargas que actúan en dirección tangente a un determinado plano,. Estos esfuerzos, que actúan en la misma dirección pero en sentido contrario, provocan un deslizamiento de esa sección sobre la que actúan. Tornillos, lengüetas, pasadores, etc. trabajan bajo la acción de estos esfuerzos.

Autoevaluación

Pregunta

Estas dos imágenes ilustran algunos de los fenómenos que se acaban de explicar en este punto. ¿Eres capaz de identificarlos?

Respuestas

La imagen 1 ilustra el fenómeno de flexión, y la imagen 2 el de torsión.

La imagen 1 ilustra el fenómeno de pandeo, y la imagen 2 el de cizalladura.

La imagen 1 ilustra el fenómeno de pandeo, y la imagen 2 el de torsión.

La imagen 1 ilustra el fenómeno de torsión, y la imagen 2 el de cizalladura.

Retroalimentación