Introducción a las Ecuaciones Constitutivas
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Questions and Answers

¿Cuál es la función principal de una ecuación constitutiva en la mecánica del continuo?

  • Establecer las ecuaciones de equilibrio válidas para cualquier material.
  • Determinar los desplazamientos exteriores de un cuerpo.
  • Calcular las fuerzas exteriores aplicadas a un material.
  • Relacionar las tensiones y deformaciones específicas de un material. (correct)

En el contexto de las ecuaciones constitutivas, ¿cómo se diferencian los parámetros materiales de las variables de estado?

  • Los parámetros materiales son datos de entrada constantes, mientras que las variables de estado cambian durante el cálculo. (correct)
  • Los parámetros materiales describen el estado actual del material, mientras que las variables de estado son constantes.
  • Los parámetros materiales cambian durante el cálculo, mientras que las variables de estado permanecen constantes.
  • No hay diferencia; ambos términos se utilizan indistintamente.

Si un material exhibe un comportamiento elástico no lineal, ¿cómo se modela el módulo de rigidez volumétrica?

  • Se modela como una constante, similar a la elasticidad lineal.
  • Se modela como una función del incremento de deformación volumétrica.
  • Se ignora, ya que la elasticidad no lineal no considera la rigidez volumétrica.
  • Se modela como una función de las variables de estado, como la presión. (correct)

¿Cuál de los siguientes materiales exhibe un comportamiento donde las deformaciones continúan incrementándose a carga constante con el tiempo?

<p>Material visco plástico. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué caracteriza a un material elasto-plástico con endurecimiento?

<p>Aumenta su resistencia con el aumento de la deformación plástica. (D)</p> Signup and view all the answers

En un análisis de elementos finitos, se observa que al aplicar una carga y luego retirarla, la curva de descarga no coincide con la curva de carga, pero el material regresa a su estado original. ¿Qué tipo de material se está modelando?

<p>Viscoelástico. (D)</p> Signup and view all the answers

Se está simulando el comportamiento de un suelo arcilloso bajo carga. ¿Qué tipo de modelo constitutivo sería más apropiado si se espera que el suelo experimente deformaciones permanentes significativas con el tiempo bajo una carga constante?

<p>Modelo visco plástico. (A)</p> Signup and view all the answers

Un ingeniero está diseñando una estructura que debe soportar cargas cíclicas. ¿Qué tipo de modelo constitutivo debería considerar si es crucial capturar la disipación de energía en cada ciclo de carga y descarga, pero también se espera que la estructura regrese a su forma original después de cada ciclo?

<p>Viscoelástico. (B)</p> Signup and view all the answers

Al simular la deformación de un metal durante un proceso de estampado, se observa que, después de alcanzar un cierto nivel de tensión, el material continúa deformándose plásticamente, pero su resistencia a la deformación aumenta a medida que avanza el proceso. ¿Qué modelo constitutivo describe mejor este comportamiento?

<p>Elasto-plástico con endurecimiento. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor el propósito de las ecuaciones de compatibilidad en relación con las ecuaciones constitutivas y las ecuaciones de equilibrio en mecánica del continuo?

<p>Las ecuaciones de compatibilidad aseguran que las deformaciones sean consistentes y continuas en todo el cuerpo, permitiendo que las ecuaciones constitutivas relacionen adecuadamente las tensiones y deformaciones. (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Ecuación constitutiva

Fórmulas que describen el estado de un material antes y después de cambios en su configuración.

Rol de Ecs. constitutivas

Fuerzas externas → Tensiones (equilibrio). Desplazamientos externos → Deformaciones (compatibilidad). Relaciona tensiones y deformaciones.

Parámetros materiales

Constantes que caracterizan un material y no varían durante el cálculo.

Variables de estado

Variables que describen el estado del material y cambian durante los cálculos. La tensión es una de ellas.

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Módulo de compresibilidad

En elasticidad lineal, el módulo es constante. En no lineal, depende de las variables de estado (ej: presión).

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Elástico Lineal

Relación lineal entre tensión y deformación.

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Rígido Plástico Perfecto

Se deforma plásticamente a una tensión constante, sin aumentar su resistencia.

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Elasto-plástico con endurecimiento

Aumentan su resistencia al deformarse plásticamente.

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Elasto-plástico con ablandamiento

Reducen su resistencia al deformarse plásticamente.

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Materiales Viscosos

Materiales que muestran un comportamiento dependiente de la velocidad de carga.

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Study Notes

Introducción a las Ecuaciones Constitutivas

  • Una ecuación constitutiva es un conjunto de fórmulas que determina el estado de un material antes y después de cualquier cambio en su configuración.
  • Comienza con el valor actual de la tensión y las variables de estado.
  • Se aplica un incremento de deformación.
  • Las ecuaciones constitutivas informan sobre la tensión actualizada y las variables de estado actualizadas.
  • El concepto de ecuaciones constitutivas cierra una cadena que relaciona fuerzas exteriores y desplazamientos exteriores con tensiones y deformaciones.
  • Las ecuaciones de equilibrio convierten fuerzas exteriores en tensiones (válidas para cualquier material).
  • Las ecuaciones de compatibilidad convierten desplazamientos exteriores en deformaciones (válidas para cualquier material).
  • Las ecuaciones constitutivas entregan las relaciones entre tensiones y deformaciones, específicas de cada material (sólido elástico, fluido newtoniano, gas perfecto).
  • Se deben definir los parámetros materiales y las variables de estado.
  • Los parámetros materiales son constantes que no cambian durante el cálculo (datos de entrada).
  • Las variables de estado son variables independientes que describen el estado del material y cambian durante los cálculos (la tensión es una de ellas).
  • La separación entre parámetros materiales y variables de estado depende de cada modelo.
  • En la elasticidad lineal, el incremento de presión es proporcional al incremento de deformación volumétrica a través del módulo de compresibilidad volumétrico.
  • En la elasticidad no lineal, el módulo de rigidez volumétrica no es constante, sino que depende de la propia presión.
  • La función de estado k tiene parámetros materiales como la rigidez para una cierta presión de referencia y el exponente de la presión.
  • La presión (p) es una variable de estado que permite calcular su propio incremento.

Tipos de Ecuaciones Constitutivas en la Mecánica del Sólido

  • Elástico lineal.
  • Rígido plástico perfecto.
  • Elasticidad no lineal.
  • Materiales rígidos hasta una cierta tensión y plásticos a partir de esa tensión (siempre a la misma tensión para cualquier deformación).
  • Elasto plástico con endurecimiento (aumentan su resistencia en el rango de deformación plástica).
  • Elasto plástico con ablandamiento (reducen su resistencia en el rango de deformación plástica).
  • Materiales dependientes del tiempo (viscosos).
  • Viscoelásticos: la curva de descarga no coincide con la curva de carga, pero vuelve al origen. Tiene una componente que depende de la velocidad de carga.
  • Visco plásticos: Si se mantiene la carga, las deformaciones siguen incrementándose a carga constante.

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Description

Una ecuación constitutiva determina el estado de un material antes y después de un cambio. Estas ecuaciones relacionan fuerzas y desplazamientos con tensiones y deformaciones. Son específicas para cada material, como sólidos elásticos o fluidos newtonianos.

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