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COMPUTACION APLICADA
INTEGRANTES:ALEX DOMINGUEZ
RICARDO ALARCON
UNIVERSIDAD TECNICA DE AMBATO
INGENIERIA CIVIL
MECHANICAL PROPERTIES
BACKGROUND ON MECHANICAL TESTING OF MATERIALS
Antecedentes sobre mecánica Pruebas de materiales
Objetivo: Determinación de la respuesta de los materiales a la aplicación de una fuerza.
Esfuerzo de tracción: Tiende a tirar de un miembro aparte
Esfuerzo de compresión: Tiende a aplastar a un cuerpo
Esfuerzo cortante: Tiende a escindir un miembro
Esfuerzo de torsión: Tiende a retorcer un miembro
Esfuerzo de flexión: Tiende a flexionar a un miembro
UNIVERSAL TESTING MACHINE (UTM)MAQUINA UNIVERSAL DE ENSAYO
UTM se utiliza para medir la respuesta de los materiales a las 3 principales formas de esfuerzos.
STRESS/STRAIN DIAGRAMDIAGRAMA DE ESFUERZO/DEFORMACION
Elasticidad: Capacidad de los materiales para volver a su forma original al descargarlos.
Plasticidad: Capacidad de los materiales para pasar por debajo de la deformación permanente sin fractura
PROPERTIES DERIVED FROM STRESS/STRAIN DIAGRAM
PROPIEDADES DERIVADAS DEL DIAGRAMA ESFUERZO/DEFORMACION
Carga / (Área original de esfuerzo) EsfuerzoDeformación / (Longitud original) DeformaciónGeometría – Diagrama dependienteGeometría – Diagrama independiente
IMPACT RESISTANCERESISTENCIA AL IMPACTO
La resistencia al impacto describe la capacidad del material a absorber golpes y energía sin romperse. La tenacidad del material depende de la temperatura y la forma.
HARDNESSDUREZA
La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes
Rigidez ( stiffness)
Es la resistencia del material contra la
deformación elástica, y se determina por el módulo de elasticidad de material
(E) o módulo de Young.
Módulos de elasticidad del material se mide por la pendiente de la parte lineal de la curva, como se muestra en la figura.
Cuanto mayor sea la pendiente (o E), es más
rígido el material.
Cerámica, aleaciones metálicas, materiales
compuestos con alta rigidez.
Rigidez específica = Módulo de
tracción / Densidad
Ductilidad ( ductility)Es una medida de la propiedad de plasticidad de un material, y se calcularon los datos por una de las siguientes fórmulas 3:
% Ductilidad = tensión de fractura * 100
%Alargamiento = Cambio en la longitud / orig. longitud
% Reduccion en el area = Cambio en el area / Orig. área
Aleaciones de hierro forjado son dúctiles y polímeros tienen alta ductilidad.
Cerámicas y aleaciones de fundición son frágiles y tienen poca o 0% ductilidad.
La selección del material para los procesos de fabricación, tales como doblado en frío, dibujo y extrusión debe basarse en esta propiedad (es decir, 30% -50% ductilidad)
Modulo de Resiliencia
Cantidad máxima de energía elástica por unidad de volumen que con un material de absorber, a baja
velocidad de deformación, y se
mide por el área bajo parte lineal te de la
curva tensión / deformación, como se muestra en la figura
Propiedad resiliencia es inversamente
proporcional a la modulo de
elasticidad, menor es el módulo de la más resistente del
material.
Esta propiedad es directamente
proporcional a la resistencia a la
fluencia del material.
Dureza ( Toughness )La cantidad máxima de la energía de plástico por unidad de volumen que un material puede absorber, a baja velocidad de deformación, t producir fractura y se mide por el área total bajo la curva de tensión / deformación, como se muestra en la figura.
La tenacidad es también una medida relativa de la capacidad de absorción de energía de los materiales sometidos a cargas de impacto (fuerza de alta velocidad)
Ya que en la prueba de impacto se mide la energía absorbida por las muestras, ya que se fracturan,.
Materiales dúctiles (como la mayoría de los metales Ÿ polímeros) tienen buena dureza y resistencia al impacto. Materias frágiles como
cerámicas y aleaciones de fundición tienen resistencia insignificante
El probador de impacto (es decir, tipo péndulo) utiliza cualquiera de los dos probetas entalladas
estándar, el (i-viga horizontal) Charpy muestra o la (viga en voladizo vertical) Isod para medir la
energía requerid (ft.Lb)
para fracturar la muestra temperatura de transición de ductilidad nula o quebradizo. bajo esta
temperatura, la dureza baja. E
En la selección de materiales para una aplicación de baja temperatura, para evitar la caída dureza, la
temperatura de transición. del material seleccionado debe ser inferior a la temperatura de
aplicación.
FATIGA (FATIGUE)
Falla de materiales debido
a una tensión alterna repetida
Fallo por fatiga se producen después
de una serie de ciclos (vida) de las tensiones.
Resistencia a la fatiga factor
importante en el proceso de
selección de materiales para aplicaciones de carga cíclicos
Un eje de rotación bajo una carga transversal se
utiliza para determinar la
capacidad de un material para
resistir tensiones cíclicas.
límite de resistencia es una resistencia a la fatiga en las
que el componente tiene vida indefinida, como se muestra en
la figura
Resistencia a la fatiga de los metales de ingeniería son
aproximadamente el 50% de su resistencia a la tracción, la
cerámica no se utilizan en la carga cíclica, materiales poliméricos y materiales
compuestos son muy sujeto a la fatiga.
FLUENCIA LENTA (CREEP)Es un proceso lento de la deformación
plástica que tiene lugar cuando un material se somete a una condición constante de carga
(tensión) por debajo de su límite elástico para una cantidad ciertos momentos de tiempo.
La mayoría de los metales se arrastran sólo cuando está estresado a una temperatura elevada (0,5 de su temperatura de fusión
absoluta).
La fluencia lenta puede ser un factor de selección importante con metales de baja
temperatura de fusión y polímeros
El ensayo de fluencia lenta se lleva a cabo simplemente sometiendo una muestra del tipo
de tracción a la tensión constante mientras que es en la cámara climatizada. tensión se
mide dentro del tiempo transcurrido.
El desplazamiento se produce en 3 pasos; decreciente, en estado estacionario, y el
aumento de las tasas
Resistencia a la fluencia es la tensión Requeridos para causar una tasa media
especificada de fluencia a una temperatura dada. dos velocidades de fluencia más común
usado 1% el / 10.000 horas, y el 1% el/100000hr
Ruptura por Esfuerzo (stress rupture)Similar a la prueba de fluencia se
determina la tensión a la que una parte fallará bajo una carga
constante a temperatura elevada, sin embargo, es
diferente en dos formas;
1) las variables controladas son la tensión y la
temperatura, y
2) la variable medida es la.
tiempo requerido para el fracaso.
Este ensayo tiene la ventaja de tener menos tiempo para ejecutar la
prueba.
Prueba de rotura por tensión es importante
para metales o de materiales cerámicos
destinados a un servicio de alta temperatura.
Análisis de Fallas
la concentración de esfuerzos
Si un miembro sometido a carga
contiene una ranura, agujero, cualquier irregularidad en la
geometría, la tensión inducida en el
elemento en el área de la muesca se ampliará por un
factor de concentración de
esfuerzos:
Smax = Kf * S
donde,
Kf es el factor de concentración de
esfuerzos, (es decir, la tensión, flexion, torsión)
S es la tensión en el miembro sin cualquier
irregularidad en la geometría (es decir, = carga /
área)
Smax es la tensión local en la región de una concentración de
esfuerzos
