CIENCIA DE MATERIALES PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES Ing. M.Sc. José Manuel Ramírez Q.
Propiedades Mecánicas Tenacidad Dureza Medida de la cantidad de energía que un material puede absorber antes de fracturarse (Deformación) La medida de la resistencia de un material a la deformación permanente en la superficie Ensayo de Tensión (Resistencia a la tensión) Resistencia que presenta un material bajo una carga creciente en tensión
Propiedades Mecánicas Termofluencia Deformación plástica a altas temperaturas (1/3 de Tm) Fatiga Falla de un material por debajo de su limite elástico en condiciones cíclicas de cargas de rotación, flexión o vibración
Esfuerzos comunes
ESFUERZOS COMUNES Tensión Simple: cable
ESFUERZOS COMUNES Compresión Simple
Ensayo de tensión Carga La fuerza aplicada al material durate el ensayo. Strain gage o Extensometro Un dispositivo usado para medir el cambio de longitud. Deformación La cantidad que el material se deforma por unidad de longitud durante el ensayo (Porcentaje) Modulo de Young La pendiente en la parte lineal de la curva tension deformación Esfuerzo Fuerza o carga por unidad de area actuando en una sección transversal
Ensayo de tracción Maquina Universal de Ensayos Guage length
Diagrama Esfuerzo Vs. Deformación Ley de Hooke
Comportamiento elastico Deformación elástica: Los átomos se mueven a posiciones de no equilibrio con la aplicación del esfuerzo, pero una vez cesa este, ellos vuelven a su posición original
Comportamiento plástico Deformación plástica: Los átomos se mueven a nuevas posiciones de equilibrio con la aplicación del esfuerzo, una vez cesa este, NO VUELVEN a su posición original
Comportamiento elástico LA DEFORMACION NO ES PERMANTE, VUELVE A SU FORMA ORIGINAL LEY DE HOOKE F = KX Línea recta y = mx + b Relación de poisson: E = modulo de elasticidad en GPa Relación Lineal E = /ε Relación entre la contracción lateral y la deformación axial
Comportamiento plástico LA DEFORMACION ES PERMANTE, NO VUELVE A SU FORMA ORIGINAL Se deforma el material hasta llegar a la fractura Limite elástico: Esfuerzo al cual pasa de la zona elástica a la zona plástica (Esfuerzo de fluencia) Esfuerzo ultimo: El máximo de la curva (Resistencia a la tensión) Esfuerzo de rotura: Al cual falla la probeta (parte) Ductilidad: Grado de deformación que puede soportar un material antes de romperse
Fatiga Falla de un material por debajo de su limite elástico en condiciones cíclicas de cargas de rotación, flexión o vibración debido a la formación y crecimiento de grietas Falla del material (no sirve para diseño este diagrama)
Definiciones Limite de resistencia a la fatiga (Endurance limit) - Un viejo concepto que se utilizaba para definir el esfuerzo por debajo no fallaria el material durante el test de fatiga Vida en Fatiga El número de ciclos que se permiten a un esfuerzo especifico antes que el material falle (tiempo de vuelo de los aviones 20.000 horas- depende del diseño) Resistencia a la Fatiga El esfuerzo requerido para causar una falla despues de 500 millones de ciclos (nuevo concepto)
Diseño en fatiga El diseño en fatiga es diferente al diseño en condiciones estáticas (se toma el limite de fluencia). Para diseño en fatiga se calcula la resistencia del material a presentar falla por el número de ciclos. Importante en el diseño en fatiga: No tener concentrador de tensiones Rugosidad superficial baja Estado superficial (recubrimientos pueden contener grietas) Ambiente corrosivo acelerando velocidad de propagación de las grietas
CONCENTRADORES DE ESFUERZOS Esfuerzo = Fuerza/Area MECANICA DE LA FRACTURA = Que tan rápido crece una grieta
FRACTURA DUCTIL Gran deformación Una Pieza Fractura Opaca y granular
FRACTURA FRAGIL Poca o ninguna deformación Muchas piezas Fractura brillante y por laminas o cortes (como si el material se desgarrara)
Ensayo de tension FALLA ORIGINADA EN EL ENSAYO DE TRACCION Fractura dúctil y fractura frágil Centro ---- Dúctil Extremos --- Frágil 45º
ENSAYO DE TRACCION
FALLA EN FATIGA
FALLA EN FATIGA