UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE QUMICA ING. QUMICAE.A.P INGENIERA QUMICA

RESISTENCIA DE MATERIALES

TEMADiagrama Tensin - Deformacin

PROFESORIng. Carbajal

ALUMNOVsquez Carpio, Edgard Eduardo

CDIGO 13070053

CIUDAD UNIVERSITARIA

Propiedades Mecnicas de los MaterialesPara que las estructuras y maquinas funcionen de correcta manera, involucra que entendamos el comportamiento mecnico de los materiales usados en sus diseo. Generalmente las propiedades mecnicas de estos materiales se investigan por medios de experimentos realizados en el laboratorio. El procedimiento usual es colocar pequeas probetas del material a investigar en una maquina de prueba, aplicar las cargas y medir las deformaciones resultantes (como longitudinales y transversales).Los resultados de estas pruebas o experimentos dependen en general del tamao de la probeta ensayada. Para que los resultados obtenidos puedan ser tiles ha distintas situaciones de diseo donde variaran segn sea el caso la forma y tamao de los materiales, los resultados de las pruebas se convierten en tensiones y deformaciones. La tensin normal en una probeta de prueba se calcula dividiendo la carga axial P entre el rea A de la seccin transversal de la probeta. Cuando se usa el rea inicial de la probeta se llama Tensin Nominal. Un valor ms exacto de la tensin normal, llamada Tensin Verdadera que usa la seccin transversal donde ocurre la falla. En una prueba de Traccin el rea inicial es mayor al rea real donde ocurre la falla, deducimos que la Tensin verdadera es mayor a la tensin normal.Al realizar las pruebas en el laboratorio, se coloca marcas de calibracin entre una longitud calibrada L, para calcular la deformacin lineal promedio se divide el alargamiento entre las marcas de calibracin. Si se utiliza la longitud calibrada inicial para calcular la deformacin lineal, se obtiene la deformacin lineal nominal, pero se usamos la separacin real entre las marcas luego de la deformacin, que por cierto es mayor, obtenemos la deformacin lineal verdadera.Diagrama Tensin DeformacinDespus de efectuar una prueba de traccin o compresin y determinar la tensin y deformacin para varias magnitudes de la carga, podemos trazar un diagrama de la tensin versus deformacin lineal. Estos diagramas brindan informacin importante sobre propiedades mecnicas y el tipo de comportamiento de cada material estudiado.Cuando se realiza el trazado de un diagrama tensin deformacin las deformaciones lineales se trazan sobre el eje horizontal y las tensiones sobre el eje vertical. En los siguientes grficos no se dibujara a escala el eje de deformacin, para poder mostrar mejor todas las caractersticas importantes del material.

Diagrama Tensin DeformacinAcero Dulce

El primer material que estudiaremos es el acero estructural conocido tambin como acero dulce o acero al bajo carbono.El diagrama empieza con una lnea recta que inicia en el origen O al punto A, esta porcin de la grafica indica una relacin lineal y proporcional entre la tensin y la deformacin, a partir de este ltimo punto hacia adelante se pierde la proporcionalidad entre tensin y deformacin, por lo cual el punto es llamado lmite proporcional. Para aceros de bajo carbono, este limite varia de 30 a 50 ksi (210 a 350 MPa ), (pero el acero de alta resistencia pueden tener lmites proporcionales muchos mayores, del orden de 80 ksi (550 MPa) a mas.). La pendiente de esta relacin proporcional se denomina Modulo de Elasticidad y al ser esta una divisin entre la tensin y la deformacin presenta unidades de tensin.Ms all de lmite proporcional la deformacin comienza a crecer con ms rapidez para cada incremento de la tensin, genera una pendiente cada vez menor hasta el punto B donde la grafica se vuelve horizontal. A partir de este punto se observa el fenmeno conocido como fluencia del material, donde sin un incremento perceptible en la fuerza de traccin (de B a C) se genera un considerable alargamiento. Por lo afirmado anteriormente el punto se llama punto de fluencia. La tensin involucrada esta regin toma el nombre de tensin de fluencia del acero. En la regin de B a C, el material se vuelve perfectamente plstico, lo que significa que se deforma sin un incremento de la carga aplicada. Para el acero estructural, en la regin perfectamente pastica existe un alargamiento de hasta 10 a 15 veces del alargamiento en la zona lineal. El trazado de la deformacin sin escala se debe a que en la zona plstica las deformaciones son muy grandes. Luego de las grandes deformaciones que presenta el acero en la regin BC, el acero experimentas cambios en su estructura cristalina que lo conduce a tener una resistencia mayor frente a deformaciones, este fenmeno indica que el material se ha endurecido por deformacin. Para deformar el acero en esta regin, se necesita un incremento de carga por lo cual la pendiente es positiva en el tramo de C a D. La carga alcanza su valor mximo en el punto D y la tensin correspondiente se llama Tensin Ultima. Una reduccin de la carga a partir de este punto produce un alargamiento adicional de la barra y finalmente en el punto E se produce la fractura.La tensin de fluencia y la tensin ltima de un material se llaman tambin resistencia de fluencia y resistencia ultima respectivamente.La presencia de un punto de fluencia bien definido seguido de grandes deformaciones asticas es una caracterstica importante del acero estructural que se utiliza a veces en el diseo prctico.Los metales, como el acero dulce, que sufren grandes deformaciones antes de fallar se clasifican como materiales dctiles. Esta propiedad explica porque es posible doblar el acero para formar un arco estirse en forma de alambre sin romperse.El acero estructural es una aleacin de hierro con aproximadamente 0.2% de carbono por ello se clasifica como acero de bajo carbono, al aumentar el porcentaje de carbono en la aleacin se consigue una mayor resistencia a falla que se entiende como mayor tensin de fluencia y mayor tensin ultima, sin embargo pierde parte de su ductilidad. Para mejorar esta ltima propiedad se realizan tratamientos trmicos adems de laminados con otros materiales dctiles, etc.

Diagrama de Tensin DeformacinCaucho

Mdulo de Elasticidad E (GPa)Tensin de Fluencia y (MPa)Tensin Ultima u (MPa)

0.0007-0.0041-77-20

Diagrama de Tensin DeformacinTitanio

Mdulo de Elasticidad E (GPa)Tensin de Fluencia y (MPa)Tensin Ultima u (MPa)

100-120760-1000900-1200

Diagrama de Tensin DeformacinAluminio 7075 T6

Mdulo de Elasticidad E (GPa)Tensin de Fluencia y (MPa)Tensin Ultima u (MPa)

72480550

Diagrama de Tensin DeformacinMadera

Madera secada al aireMdulo de Elasticidad E (GPa)Tensin de Fluencia y (MPa)Tensin Ultima u (MPa)

Pino Douglas11-1330-5050-80

Roble11-1230-4050-100

Pino del Sur11-1430-5050-100

Diagrama de Tensin DeformacinFibra de Carbono