Ley de hooke en cortante

Las propiedades de un material en cortante pueden determinarse a nivel experimental con pruebas de cortante directo o con pruebas de torsión. Estas últimas se llevan a cabo torciendo tubos circulares huecos, lo cual da lugar a un estado de cortante puro. Con los

resultados de esas pruebas podemos graficar diagramas esfuerzo-deformación unitaria en cortante (es decir, diagramas de esfuerzo t versus deformación unitaria cortante y ).

Esos diagramas son similares en forma a los diagramas de pruebas de tensión para los mismos materiales aunque difieren en las magnitudes.

De los diagramas esfuerzo-deformación unitaria en cortante, podemos obtener propiedades de los materiales como el límite proporcional, el módulo de elasticidad, el esfuerzo de fluencia y el esfuerzo último. Por lo general estas propiedades en cortante son iguales a la mitad de las correspondientes en tensión; por ejemplo, el esfuerzo de fluencia para el acero estructural en cortante es 0.5 a 0.6 veces el esfuerzo de fluencia en tensión.

Para muchos materiales, la parte inicial del diagrama esfuerzo-deformación unitaria en cortante es una línea recta que pasa por el origen, igual que en el caso de tensión. Para esta región elástica lineal, el esfuerzo cortante y la deformación unitaria cortante son proporcionales y por lo tanto tenemos la siguiente ecuación para la ley de Hooke en cortante:

en donde G es el módulo de elasticidad en cortante (o módulo de rigidez). El módulo cortante G tiene las mismas unidades que el módulo en tensión E, psi o ksi en unidades inglesas y pascales en unidades SI.

La siguiente ecuación relaciona los módulos de elasticidad en tensión y cortante:

en donde y es la razón de Poisson. En esta relación, E, G y v no son propiedades elásticas independientes del material. Como el valor de la razón de Poisson para materiales ordinarios varia entre cero y un medio, en la ecuaciónvemos que G debe variar entre un tercio y un medio de E.

Fuente: Apuntes de Resistencia de Materiales de la Unideg