Calculadora de tensión normal y deformación

¿Qué es la tensión normal?

Una fuerza que tira o empuja una barra a lo largo de su eje se distribuye en la sección como fuerza interna por unidad de área. Es la tensión normal, σ = F / A. Con fuerza en newtons y área en milímetros cuadrados, el resultado está en N/mm², equivalente a MPa. La tracción se considera positiva y la compresión negativa.

Deformación unitaria y ley de Hooke

Bajo carga, la barra se alarga ligeramente. La deformación unitaria es la variación de longitud dividida entre la longitud inicial: ε = ΔL / L. Es adimensional y suele expresarse en porcentaje, por mil o microdeformación (µε).

Por debajo del límite de proporcionalidad, la tensión y la deformación unitaria son proporcionales: σ = E × ε. E es el módulo de elasticidad y mide la rigidez del material. Al combinar ambas relaciones, se obtiene el alargamiento: ΔL = F × L / (E × A).

Ejemplo

Una barra de 400 mm² de sección y 2 m de longitud soporta 50 kN de tracción. La tensión es 50.000 / 400 = 125 MPa. Con un módulo de elasticidad de 200 GPa, el alargamiento es 50.000 × 2000 / (200.000 × 400) = 1,25 mm. La deformación unitaria es 1,25 / 2000 = 0,000625, es decir, 0,0625 %.

Función de cada pestaña

• Tensión: σ a partir de fuerza y sección. Introduce el área directamente o calcúlala mediante las dimensiones de un círculo, tubo o rectángulo.
• Deformación unitaria: ε a partir de una variación de longitud medida.
• Ley de Hooke: cualquiera de las magnitudes tensión, deformación unitaria y módulo de elasticidad a partir de las otras dos.
• Alargamiento de una barra: ΔL a partir de fuerza, longitud, sección y material.
• Área necesaria: la sección mínima para una fuerza y una tensión admisible dadas.

Límites

El resultado es la tensión media de la sección. Alrededor de orificios y entallas, la tensión local es mucho mayor. En elementos comprimidos, el pandeo puede determinar la capacidad incluso con tensiones bajas. La fórmula de alargamiento solo es válida en régimen elástico.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula la tensión normal?

Por ejemplo, al dividir la fuerza axial entre el área de la sección se obtiene una tensión normal media de 80 MPa para 40 kN de tracción sobre 500 mm². Este cálculo preliminar supone carga centrada y excluye concentración local de tensiones, flexión y pandeo de elementos comprimidos. Por tanto, no certifica la capacidad resistente.

Calcular con estos valores