Introduccion-a-La-Mecanica-de-Materiales

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de 
Estudios Superiores Plantel Aragón 
 
INGENIERIA INDUSTRIAL 
 
 
CLASE “ mecánica de materiales” 
 
 
 
trabajo 
 
 
 
 
GRUPO:2804 
 
 
 
NOMBRE DE LA PROFESORA: MARTHA BERENICE FUENTES 
FLORES 
 
 
 
NOMBRE DEL ALUMNO: CORTES HERNANDEZ RICARDO 
 
 
 
 FECHA DE ENTREGA: 13 DE FEBRERO DEL 2023 
 
 
 
 
 
 
 
Introducción a la Mecánica de Materiales 
 
El objetivo principal del estudio de la mecánica de materiales es suministrar al 
futuro ingeniero los conocimientos para analizar y diseñar las diversas máquinas y 
estructuras portadoras de carga. Tanto el análisis como el diseño de una 
estructura dada involucran la determinación de esfuerzos y deformaciones. 
La Mecánica de Materiales es la rama de la mecánica que estudia los efectos 
internos que experimenta un cuerpo bajo carga, considerando a los elementos 
estructurales como modelos idealizados sometidos a restricciones y cargas 
simplificadas. La mecánica de materiales aunque menos rigurosa que la teoría de 
elasticidad, desarrolla fórmulas de una manera lógica y razonada que 
proporcionan soluciones satisfactorias a muchos problemas técnicos básicos. 
Como en toda rama del saber, hay conceptos que son fundamentales para una 
comprensión satisfactoria de la materia. En la mecánica de materiales el concepto 
de importancia primordial es el de esfuerzo. En el curso se consideran los 
esfuerzos y las deformaciones producidas en una variedad de miembros 
estructurales por cargas axial, torsional y flexional. La mecánica de materiales 
interviene de manera destacada en todas las ramas de la ingeniería. Sus métodos 
son necesarios para los diseñadores de todo tipo de estructuras y máquinas; en 
consecuencia, es una de las asignaturas fundamentales de un plan de estudios de 
ingeniería. El conocimiento obtenido en los últimos tres siglos junto con las teorías 
y técnicas de análisis desarrolladas, permiten al moderno ingeniero diseñar 
estructuras seguras y funcionales de tamaño y complejidad sin precedentes, 
teniendo en cuenta tres requisitos indispensables: resistencia, rigidez y estabilidad 
de los diversos elementos soportadores de carga. Es un curso introductorio se 
presenta la teoría básica de los cuerpos deformables sin recurrir a métodos 
matemáticos complicados. A la vez, es teórico, porque su aplicación práctica se 
deja para los cursos de diseño. Sin embargo, a pesar de que los problemas que 
pueden resolverse a este nivel son meramente académicos, ya que se utilizan 
para ilustrar la teoría, se trata en lo posible que sean realistas para que el 
estudiante vaya adquiriendo una idea intuitiva del tamaño, forma, dimensiones y 
capacidades de carga de los miembros estructurales. 
 
 
 
Ingeniería Estructural 
Se conoce como Ingeniería Estructural el área o disciplina de la ingeniería que 
incluye el conjunto de conocimientos científico-técnicos necesarios en las fases 
del proceso de concepción, diseño y fabricación de los sistemas estructurales que 
son necesarios para soportar las actividades humanas. 
Este proceso se desglosa en fases consecutivas que son las siguientes: 
Fase 1: Concepción.- Fase inicial que parte de una especificación de requisitos y 
que requiere imaginación creativa y juicio ingenieril para plantear alternativas y 
seleccionar una solución. 
Fase 2: Análisis.- Fase que incluye las actividades conducentes a ratificar la 
adecuación de la estructura a su objetivo de soportar unas cargas dadas en unas 
condiciones predefinidas. En esta fase se precisa determinar (mediante cálculos 
que se basan en técnicas y métodos específicos) la respuesta de la estructura a 
cargas o acciones predefinidas; esta respuesta se mide, 4 usualmente, 
estableciendo los esfuerzos en los elementos de la estructura y los 
desplazamientos en sus puntos más representativos. 
Fase 3: Diseño.- Dimensionamiento detallado de los elementos estructurales en 
base a los esfuerzos que han de soportar y los materiales de que están 
compuestos. 
Fase 4: Construcción o fabricación.- Fase final en la que se realiza la estructura. 
Aunque puede parecer que está más directamente asociada con la ingeniería civil, 
tiene una fuerte relación con todas aquellas especialidades de ingeniería que 
requieren un sistema estructural o componente para alcanzar sus objetivos. Son 
ejemplos de proyectos que requieren el uso de los métodos y técnicas de la 
ingeniería estructural los proyectos de estructuras de vehículos, componentes de 
máquinas, estructuras civiles, plantas industriales, medios de transporte, 
almacenamientos de gases o de líquidos, mecanismos de transmisión, estaciones 
de generación de potencia, plantas de tratamiento de aguas, naves y plantas 
industriales, etc. La evolución de la Ingeniería Estructural está asociada a la 
evolución de la Mecánica de Materiales y del Análisis Estructural, al desarrollo de 
técnicas computacionales, a la introducción de nuevos materiales constructivos, a 
la creación de nuevas formas estructurales y al desarrollo de las técnicas 
constructivas. 
 
Análisis Estructural 
Se entiende por análisis de una estructura el proceso sistemático que concluye 
con el conocimiento de las características de su comportamiento bajo un cierto 
estado de cargas; se incluye, habitualmente, bajo la denominación genérica de 
estudio del comportamiento tanto el estudio del análisis de los estados tensional y 
deformacional alcanzados por los elementos y componentes físicos de la 
estructura como la obtención de conclusiones sobre la influencia recíproca con el 
medio ambiente o sobre sus condiciones de seguridad. Es pues el objetivo del 
análisis de una estructura la predicción de su comportamiento bajo las diferentes 
acciones para las que se postule o establezca que debe tener capacidad de 
respuesta. 
Hay diferentes tipos de análisis: 
Análisis estático.- Caracteriza a este tipo de análisis el hecho que las cargas 
actuantes sobre la estructura no dependen del tiempo. 
Análisis térmico.- Estudios del efecto tensional y deformacional que los fenómenos 
de transferencia de calor y radiación tienen en las estructuras. 
Análisis dinámico.- Caracteriza a este tipo de análisis el que las cargas actuantes 
son variables con el tiempo debiendo requerirse la participación de las fuerzas de 
inercia en la estimación de la respuesta de la estructura. 
Análisis no lineal.- Caracteriza a este tipo de análisis el comportamiento anelástico 
del material de la estructura, la aparición de grandes deformaciones o la no 
linealidad geométrica de la estructura (topes, rozamientos, etc). 
Los métodos actuales de análisis 
 
Análisis matricial 
Los métodos matriciales son técnicamente muy simples, pudiéndose decir que no 
han aportado ideas nuevas a la panoplia de herramientas para el análisis de 
estructuras. Su éxito y posterior eclosión se deben a su adaptación a las 
sistemáticas de funcionamiento y de ordenación de datos de los ordenadores. El 
análisis de estructuras con un método matricial y utilizando un ordenador se 
reduce a la definición de unos datos descriptivos de su geometría, de los 
materiales que la constituyen y de las cargas a las que está sometida. El 
ordenador se convierte en una caja negra que elabora unos cálculos y devuelve 
unos resultados (esfuerzos en elementos, movimientos en nudos); esta 
circunstancia hace a estos métodos peligrosos de utilizar pues se requiere un 
especial criterio y sentido de funcionamiento de las estructuras para la 
interpretación de los resultados del cálculo. 
Los elementos finitos 
La aplicación de los métodos clásicos y de los métodos matriciales requiere 
inicialmente que la estructura analizada sea divisible en elementos de 
comportamiento conocido y unidos entre si en puntos o nodos sobre los cuales se 
polariza el planteamiento analítico del método; este hecho reducela aplicabilidad 
inmediata de estos métodos a estructuras constituidas por piezas con realidad 
física individualizable (vigas, pilares), es decir a las estructuras formadas por 
elementos lineales. Un modelo o sistema ficticio constituido por elementos lineales 
conectados entre sí, refleja bien el comportamiento global de la estructura y los 
esfuerzos y movimientos que se obtienen de su análisis pueden ser 
razonablemente utilizados en el diseño de detalle de ésta. Un sistema de estas 
características se califica de discreto y puede considerarse como una razonable 
aproximación a la realidad continua de la estructura a la que modeliza. La realidad 
física de las estructuras no las hace siempre modelizables con elementos lineales 
simples de comportamiento deducible a partir de los planteamientos clásicos de la 
Resistencia de Materiales 
El método de los elementos finitos es un "procedimiento general de discretización 
de los problemas continuos planteados por expresiones definidas 
matemáticamente". Ha sido en el campo de las estructuras elásticas en el que se 
ha avanzado más y más deprisa, aunque, en la actualidad, la aplicación del 
método de los elementos finitos está enormemente extendido en todas las ramas 
de la técnica. El Ingeniero que diseña una estructura divide (discretiza) ésta en 
elementos para cada uno de los cuales establece, en primer lugar, las relaciones 
entre fuerzas y desplazamientos en base al conocimiento de las ecuaciones que 
describen su comportamiento. Planteando el equilibrio de cada nudo del modelo 
(punto real o ficticio de la estructura) sometido a las acciones que le transmiten los 
elementos que en él confluyen, obtiene las ecuaciones de comportamiento global 
del sistema. La resolución de estas ecuaciones le permite obtener los 
desplazamientos globales del modelo a partir de las acciones o cargas que 
actuantes. 
 
 
 
 
 
 
Universidad Autónoma de Nuevo León 
Facultad de Ingeniería Civil 
 
Mecánica de Materiales 
 
Síntesis Acerca de la Mecánica de Materiales, 
Ingeniería Estructural y Análisis Estructural