Estrés vs tensión: Comprender las diferencias clave y sus implicaciones

La tensión y la deformación son los dos términos relacionados que miden la capacidad de un material determinado para aceptar la presión del exterior.. El estrés es la cantidad de fuerza aplicada a cualquiera de los materiales.. Por otro lado, Cuando los materiales se ven obligados a cambiar su comportamiento., se llama tensión. Comprender cómo se comportan esas fuerzas facilita a los ingenieros desarrollar materiales seguros y eficientes para las estructuras.. Entonces, Este artículo explorará más a fondo los conceptos básicos del estrés y la tensión y le dará al lector una idea general de la importancia de estos factores en la práctica..

¿Cómo definirías el estrés??

La tensión es una fuerza que actúa sobre la unidad de área de cualquier material para obtener una estimación de la magnitud de las fuerzas internas que actúan sobre dos partículas vecinas.. Si hablamos de su fórmula, El estrés es la fuerza por unidad de área.. Generalmente se mide en pascales. (Pensilvania) o newtons por metro cuadrado (N/m²). Su expresión matemática es:

s=F/A

Aquí F es la fuerza aplicada y A representa el área de la sección transversal del canal..

Importancia del estrés

El estrés se refiere principalmente a la fuerza que aplicamos sobre un área de un material.. Aplicar fuerza a un material crea fuerzas internas.. Además, Estas fuerzas se extienden por todo el material.. La fuerza que actúa sobre el área por unidad de área se describe en lo que llamamos tensión.. El conocimiento del estrés es útil para identificar la forma en que un material se comportará bajo diferentes cargas sin llegar a su punto de ruptura..

Diferentes tipos de estrés

Aquí están los otros tipos de estrés.

1. Esfuerzo de tracción: Normalmente se experimenta cuando la fuerza de tensión tira del material a una nueva longitud paralela., es decir. el alargamiento. Un ejemplo es cuando se separan dos extremos de una banda elástica..
2. Estrés compresivo: Ocurre cuando una parte particular del material se empuja entre sí, lo que provoca una disminución de tamaño.. P.ej. arco e inclinándose hacia abajo para tomar el arco y la compresión del resorte.
3. Esfuerzo cortante: Ocurre cuando las fuerzas son paralelas a una determinada parte del material.. aparte de esto, sus capas de material se deslizan unas sobre otras. Un ejemplo son las tijeras que se utilizan para cortar papeles..
4. Esfuerzo de flexión: Generalmente ocurre por deformación.. Ocurre cuando el material comienza a doblarse debido a la carga con las fuerzas de tensión y compresión. Un ejemplo es el hundimiento de una viga bajo una carga aplicada en su parte media..
5. Esfuerzo torsional: Es el esfuerzo directo ocasionado por una carga de torsión que conduce al esfuerzo cortante en un material.. Un ejemplo es una varilla de metal que gira utilizando un par en ambos extremos..

Causas del estrés

Las siguientes son las principales causas del estrés.;

1. Fuerzas externas

Las cargas externas que actúan sobre cualquier estructura aplican fuerzas directamente sobre el material y causan tensión.. Estas fuerzas pueden ser tensión., compresión, y cortar. Las fuerzas resultantes son extremadamente altas en una región pequeña.. aparte de esto, La tensión dinámica es la presión oscilante constante.. Suele ser el responsable de provocar tensiones de fatiga que desgastan progresivamente el material..

2. Factores ambientales

El calor afecta las dimensiones de los materiales y aumenta o reduce su tamaño.. aparte de esto, un ataque químico debilita el material y genera tensiones internas. La humedad y la humedad provocan hinchazón y degradación específicamente en los higroscópicos.. Las vibraciones producen tensión en los materiales al deformarlos mecánicamente.. Además, Radiación como rayos UV o gamma., Causa daño a nivel atómico al material..

Cómo medir el estrés?

A continuación se muestran algunas formas posibles de medir el estrés de forma adecuada.;

• Células de carga: Ayudan a convertir la fuerza mecánica en señales eléctricas.. aparte de esto, Dan mediciones precisas y repetitivas en diferentes escenarios..
• Medidores de deformación: Miden la deformación analizando los cambios en la resistencia eléctrica. aparte de esto, Proporcionan mediciones de tensión precisas para medir la tensión interna..

• Curva tensión-deformación: Esta curva ayuda a trazar la tensión contra la deformación.. Revela comportamiento elástico y plástico junto con puntos clave., es decir. límite de elasticidad (inicio de deformación plástica), resistencia a la tracción (estrés máximo), y punto de fractura (falla). , Además, Esta curva también ayuda en la elección de materiales y el diseño estructural..
• Otras técnicas: Estos pueden ser fotoelasticidad para patrones de estrés visual.. aparte de esto, pueden ser análisis de elementos finitos para simulación de estrés computacional. Además, Estas técnicas pueden incluir difracción de rayos X para medir la tensión residual y emisión acústica.. Entonces, pueden detectar fácilmente ondas de estrés.

¿Cómo definirías la tensión??

Deformación es un nombre de deformación que representa el desplazamiento entre partículas en un cuerpo material.. Este desplazamiento puede ser relativo a una longitud de referencia.. aparte de esto, La deformación estima cuánto se deforma un material bajo tensión.. Su expresión general es

Deformación = cambio de longitud / longitud original. o

cepa (mi) ϵ=ΔL/ Lo

Importancia de la tensión

La cepa tiene gran importancia en el campo de la construcción.. Ayuda a predecir cómo se comportarán los materiales bajo diferentes condiciones de carga.. aparte de esto, Permite a los ingenieros considerar si un material volverá a su forma original después de eliminar la carga. (comportamiento elástico). Entonces, La tensión nos ayudará en el conocimiento para garantizar la integridad estructural y prevenir fallas de materiales en aplicaciones de ingeniería..

Causas de la tensión

Los siguientes factores causan tensión en diferentes materiales.:

1. Fuerzas externas

Cargas autoaplicadas, es decir. tensión, compresión, Fuerza de corte, fuerza de flexión, y el torque causan directamente deformación en los materiales.. Estas fuerzas cambian la forma o el tamaño del material y provocan deformación..

2. Factores ambientales

El calor y el frío afectan el tamaño de los materiales y de ahí surge el estrés térmico.. Algunos productos químicos pueden provocar deformaciones y deterioro en el material.. aparte de esto, Los cambios en el contenido de humedad de algunos materiales los obligarán a expandirse o encogerse.. La radiación puede causar un cambio en la red dentro del material a nivel atómico, lo que resulta en tensión..

Cómo medir la tensión?

Analicemos en detalle las técnicas de medición de deformación.;

1. Medidores de deformación: Los sensores que se utilizan para cuantificar el nivel de distorsión en una sustancia particular se conocen como galgas extensométricas.. En el proceso, sin embargo, deforman el material y alteran la resistencia eléctrica.
2. Extensómetros: Estos dispositivos miden el cambio de calibre en la longitud de una muestra de material cuando se le aplica la carga.. Estos tienen amplias aplicaciones en ensayos de tracción..

3. Correlación de imágenes digitales (CID):Se trata de una técnica comprensible de control de ascendencia óptica que utiliza imágenes digitales para observar la distorsión de la superficie de un material.. Puede medir la tensión de campo total. aparte de esto, Es eficiente en análisis de deformaciones que requieren información detallada..
4. Fotoelasticidad: Es un proceso de visualización de la tensión mediante el uso de un microscopio polarizador.. aparte de esto, Utiliza el principio de la luz polarizada.. Ayudan a determinar áreas de alto estrés y a comprender patrones de tensión difíciles..
5. Análisis de elementos finitos (FEA):Es uno de los métodos numéricos para predecir la deformación del material cuando actúan sobre él diferentes cargas.. Procesa información de cepa específica.. Esta información es útil para determinar el marco y el diseño apropiados de materiales y sistemas..

Diferencias clave entre estrés y tensión

Aquí está la tabla para brindar una mejor comprensión de las diferencias clave entre estrés y tensión..

Estrés	Cepa
Se puede definir como una fuerza que actúa por unidad de área dentro de un material..	Es una deformación respecto a la longitud original.
Esto se puede expresar como σ=F​/A	Se puede denotar como ϵ=ΔL​/L0​
Unidades = Pascales (Pensilvania) o Newtons por metro cuadrado (N/m²)	No tiene dimensiones ya que es la relación de los mismos parámetros.
El estrés obtiene la estimación de las fuerzas internas.	Simplemente las medidas cambian de forma o tamaño.
Causado por fuerzas externas y factores ambientales.	Causado por fuerzas externas y factores ambientales.
Tipos: De tensión, compresivo, Cortar, Doblar, torsional	Tipos: De tensión, compresivo, Cortar, Doblar, torsional
Indica la tolerancia de fuerza del material.	Indica la deformación del material bajo fuerza.
Medido con células de carga., medidores de deformación, curva tensión-deformación, FEA	Medido con galgas extensométricas, extensómetros, CID, FEA
Utilizado en la selección de materiales., diseño estructural, predicción de fallas	Utilizado en análisis de rendimiento., estudio de deformación, integridad estructural

¿Cómo se relacionan entre sí el estrés y la tensión??

Originalmente tensión y deformación son dos conceptos que tienen una estrecha relación en el campo de la ciencia de los materiales.. La tensión se define como la fuerza por unidad de área que experimenta un material., Mientras que la deformación es el cambio en las dimensiones del material a medida que experimenta tensión.. La correlación tensión-deformación suele representarse en un diagrama tensión-deformación que ilustra el comportamiento de un material cuando se somete a tensión.. En la región elástica, la tensión y la deformación son directamente proporcionales y se rigen por la ley de Hooke, es decir. σ=Eϵ

¿Cómo definirías el estrés? vs Curva de deformación?

Curva de tensión versus deformación: una representación gráfica de la cantidad de tensión impuesta a un material y la cantidad de deformación que muestra.. Entonces. Aquí están sus regiones clave y los puntos en la curva incluyen:

• Región elástica: Región donde las relaciones de tensión y deformación son directamente proporcionales según lo establecido por la ley de Hook; es decir. σ=Eϵ. Aquí, El material recupera su forma original después de la eliminación de la tensión..
• Límite de elasticidad: El material comienza a doblarse más allá de su límite elástico y provoca una deformación permanente incluso cuando se libera la tensión..
• Región plástica: En este punto, el material se endurece permanentemente más allá de la etapa de rendimiento.
• Resistencia a la tracción: La cantidad de tensión que el material puede tolerar específicamente hasta el punto de estrecharse..
• Punto de fractura: También se le conoce como el verdadero punto de falla., cual es la posición del punto de rotura del material.

La curva también es esencial para explicar las propiedades del material.. aparte de esto, Ayuda en el proceso de elección del material adecuado en el proceso de diseño de ingeniería..

Conclusión

En conclusión, estrés v. cepa, La tensión y la deformación son conceptos básicos de la ciencia y la ingeniería de materiales.. Tiene un valor significativo para aprender sobre las reacciones materiales resultantes de diversas fuerzas.. Similar a la tensión que define las fuerzas internas en un material., La tensión define la deformidad que viene con las fuerzas.. Las curvas tensión-deformación que representan su tipo de relación son muy valiosas para adquirir una comprensión general de las características y el comportamiento de los materiales.. De este modo, El dominio de estos conceptos por parte de ingenieros y científicos dará como resultado el desarrollo de estructuras y materiales más seguros y eficientes.. Contáctenos para más información.