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Módulo de elasticidad lineal / módulo de Young / módulo de tensión / módulo elástico

La elasticidad es una propiedad por la que un material puede recobrar su forma y dimensiones originales cuando se anula la carga que lo deformaba. La ley de Hook establece que, dentro de ciertos límites, el esfuerzo en un material es directamente proporcional a la deformación producida. Un material elástico no obedece necesariamente a esta ley, pues es posible que algunos materiales recuperen su forma original sin cumplir la condición límite de que el esfuerzo sea proporcional a la deformación. Por otra parte, los materiales que obedecen a la ley de Hooke son elásticos.

Si por eta se entiende la deformación unitaria longitudinal (eta=deformación / longitud) y gama es la deformación por cortante (variación angular en un elemento sometido a cortante puro). Para la condición de que el esfuerzo sea proporcional a la deformación, se tiene que los esfuerzos resultantes a la tensión (sigma) y al corte (eta) valen:



                           Sigma = E x eta 



                           Tao = G x gama


Donde "E" y "G" son las constantes de proporcionalidad. Como las deformaciones son valores adimensionales, E y G tienen las mismas unidades que el esfuerzo. La constante E se llama "MODULO DE ELASTICIDAD" (longitudinal) tambien suele llamarse "MODULO DE YOUNG".

La constante "G" recibe el nombre de "módulo de elasticidad al cortante" (o angular), o bien "MODULO DE RIGIDEZ". Sin embargo tanto E como G son índices de rigidez, o resistencia a la deformación de los materiales. Estas dos constantes representan propiedades fundamentales de estos.



He aquí algunos valores de los módulos de elasticidad "E"

Caucho                                                                1000 psi
Matriz de composite típico de resina       800 000 psi
Fibra de nylon                                              800 000 psi
Lignina del bambú (la matriz)               1 000 000 psi
Fibra de bambú                                       4 000 000 psi
Madera (aprox., abeto)                           2 000 000 psi
Aluminio (2024T3)                                10 600 000 psi
Kevlar 49 (fibra)                                     19 000 000 psi
Acero                                                       30 000 000 psi
Acero para resortes                             30 000 000 psi
Carbón (grafito) fibra                           34 000 000 psi
Oxido de aluminio (zafiro)                  60 000 000 psi
Diamante                                             170 000 000 psi
 

 

                     CONSTANTES ELÁSTICAS DE ALGUNOS MATERIALES


                                

                               Modulo elasticid.       Modulo Rigidez          relación

MATERIAL               E (Gpa)                         G (GPa)                  de Poison

Aluminio                           71                                 26.2                          0.334
Cobre al berilo              124                                 48.3                         0.285
Latón                               106                                 40.1                         0.324
Acero común                 207                                 79.3                          0.292
Hierro colado (gris)       100                                41.4                         0.211
Cobre                               119                               44.7                          0.326
madera (abeto)             11                                    4.1                           0.33
vidrio                               46.2                               18.6                           0.245
inconel                           214                                 75.8                          0.29
plomo                               36.5                              13.1                          0.425
acero al niquel             207                                 79.3                          0.291
bronce fosforado          111                                41.4                         0.349
acero inoxidable           190                                73.1                          0.305
Acero para resortes     207


1 GPa = 1000 MPa = 145 000 psi = 10 200 Kg/cm2

Ver también:
- modulo de rigidez

 

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