Mecánico de los materiales

Transcripción

1 Materiales de Ingeniería Química Capitulo 6 Propiedades y Comportamiento Mecánico de los materiales Prof. Juan P. Urbina C. Mérida, 05 de Junio de 2009

2 Esfuerzo y deformación Esfuerzo: es la fuerza que actúa sobre el área de sección transversal unitaria de un material CAUSA Deformación Unitaria: elongación o cambio de dimensión por unidad de longitud EFECTO

3 Esfuerzo y deformación Ejemplo: Extrusión Metales, Polímetros, Materiales compuestos Esfuerzos cortantes o de cizallamiento

4 Ejemplo: Extrusión Esfuerzo y deformación

5 Esfuerzo y deformación Deformación elástica: deformación restaurable debido a un esfuerzo aplicado al material Características: Es instantánea Dura lo que dura la aplicación del esfuerzo Desaparece tan pronto se retira la fuerza La deformación no es permanente Lineal E= Modulo de Elasticidad o modulo de Young

6 Esfuerzo y deformación Comportamiento elástico no lineal Elastómeros deformaciones elásticas grandes y el comportamiento no es lineal

7 Esfuerzo y deformación Deformación plástica: es la deformación permanente de un material. El material no regresa a su estado original. Características: Puede ser rápida o lenta No desaparece al retirar la fuerza La mayoría de los materiales presentan estos dos tipos de deformación cuando se aplica una fuerza

8 Ensayo de Tensión: Resistencia de un Material a una fuerza estática o aplicada lentamente CARGA Se obtiene datos de: Esfuerzo aplicado vs. Deformación Fuerza vs Cambio de longitud Probeta estándar de 0,505 pulg de diámetro y longitud calibrada a 2 pulg Extensómetro

9 Extensómetro

10 Ensayo de Tensión Para cada material, la respuesta al ensayo es diferente y se corresponde con las propiedades mecánicas del material

11 Ensayo de Tensión: Esfuerzo y deformación Ingenieriles Esfuerzo Ingenieril Especimen estándar Deformación Ingenieril Ao = Área sección transversal inicial Lo = Distancia original entre las marcas de calibración l = Cambio de Longitud

12 Ensayo de Tensión:

13 Ensayo de Tensión:

14 Ensayo de Tensión: Fenómeno de punto de fluencia Los átomos intersticiales agrupados alrededor de las dislocaciones, evitan el deslizamiento y aumentan el esfuerzo Una vez que ocurre el deslizamiento, la rapidez de deslizamiento i es mayor porque las dislocaciones se alejan de los grupos de átomos intersticiales

15 Ensayo de Tensión: Estricción Formación de cuello

16 Ley de Hooke: Aplica para materiales elásticos y representa la pendiente de la curva esfuerzo vs. deformación en la zona elástica. Se conoce como Modulo de Elasticidad o Modulo de Young. Es una medida de la rigidez de los materiales

17 Modulo de Resiliencia (Er): Es el área comprendida bajo la parte elástica de la curva de esfuerzo vs. deformación ingeniería, y representa la energía elástica que absorbe un material durante la carga y que después libera al quitar la carga. Er = (1/2) x (Resistencia de cedencia) x (deformación de cedencia) Tenacidad a la Tensión: Representa toda la energía que absorbe un material antes de romperse y se determina como el área bajo la curva esfuerzo deformación

18 Ductilidad: Es la deformación que puede sufrir un material sin fracturarse Se mide como % Alargamiento = (Lf Lo)/ Lo x 100 Reducción de Área = (Ao Af)/ Ao x 100

19 Efecto de la Temperatura: Resistencia a la cedencia Modulo de Elasticidad Resistencia a la Tensión Ductilidad

20 . UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Efecto y deformación real: Ingenieril Real

21 Ensayo de Tensión: El ensayo de tensión para materiales frágiles, usualmente termina en la fractura del material En un material frágil, la resistencia i a la cedencia, la resistencia a la tensión y la resistencia a la ruptura suelen estar representados por el mismo punto del grafico σ vs ε

22 Ensayo de Flexión para materiales frágiles: Consiste en la aplicación de una fuerza en el centro de una barra que esta apoyada en sus extremos para determinar la resistencia del material a una carga estática o lentamente aplicada.

23 Ensayo de Flexión para materiales frágiles: Resistencia a la flexión: esfuerzo necesario para fracturar un especimen en el ensayo de flexión Modulo de Flexión: es el módulo de elasticidad calculado de la curva esfuerzo vs deflexión Esfuerzo vs. Deflexión para el MgO

24 Ensayo de Dureza: mide la resistencia a la penetración de un material. Dureza de Brinell: Donde, F es la fuerza aplicada en Kg D es el diámetro del penetrador en mm Di es el diámetro de la impresión en mm HB [=] Kg/mm^2 Este ensayo no es aplicable a materiales frágiles, ya que su ductilidad es casi nula y se fracturan

25 Ensayo de Dureza: Dureza de Rockwell: La maquina de ensayo mide automáticamente la profundidad de penetración del indentador, la cual se convierte en un numero de dureza Rockwell. No necesita una medición óptica

26 Ensayo de Dureza:

27 Comparación de escalas de algunos ensayos de dureza 1. Macrodureza:Uso de fuerzas de > 2 N. 2. Microdureza:Dureza de materiales con cargas menores a 2 N usando la prueba de Knoop (HK). 3. Nano-Dureza:Dureza de los materiales medida de 1 10 nm de escala de longitud usando una escala de fuerzas muy pequena (~100 µn)

28 Ensayo de Impacto: mide la habilidad del material a absorber la aplicación de una fuerza repentina sin romperse Energía de Impacto: es la energía necesaria para fracturar un especimen estándar cuando la carga es aplicada repentinamente Tenacidad al impacto: energía absorbida por un material, usualmente apuntado hacia una muesca, en las condiciones del ensayo de impacto Tenacidad a la fractura: la resistencia de un material a fallar cuando el material presenta fallas.

29 Propiedades que se obtienen del Ensayo de Impacto: Temperatura de transición Dúctil Frágil Un material que será expuesto a fuerzas de impacto, deberá tener una temperatura de impacto inferior a la temperatura a la que estará expuesto

30 Ensayo de Fatiga: es la disminución de la dureza de un material debida a esfuerzos repetitivos, que pueden ser mayores o menores que el esfuerzo de cedencia Las marcas de playa son patrones de marcas que suelen formarse en el interior del material cuando se expone a cargas intermitentes y la grieta crece. Pudo comenzar con una ralladura o picadura en la superficie del material

31 Ensayo de Fatiga: La ruptura ocurre cuando la sección transversal que queda es pequeña para soportar la carga

32 Ensayo de Fatiga: Ensayo de viga rotatoria en voladizo: Esfuerzo máximo: M es el momento Máximo y es F. (L/2)

33 Ensayo de Fatiga: Curva S-N (Curva Wöhler ): es una grafica que muestra el esfuerzo en funcion del numero de ciclos.

34 FIN DE LA PRESENTACION Gracias por su atención!!!