COMPUTACION APLICADA

PROPIEDADES MECÁNICAS

INTEGRANTES:

FERNANDA JAQUE

VANESSA LOPEZ DECIMO“A”

ENSAYO DE MATERIALES Testing Materials

Determinación de larespuesta del material a laaplicación de una fuerza

Esfuerzopromedio=carga/área deesfuerzo

Resistencia a la tensión =Tendencia a estirar unmiembro

esfuerzo de compresión =Tendencia a comprimir(aplastar) un cuerpo-miembro

esfuerzo cortante =

Tendencia a dividir un

miembro

Esfuerzo torsional =

Tendencia a girar un

miembro

Esfuerzo Flexionante =

Tendencia a flejar-curvar

un miembro

Deformación: Cambio en

Dimensiones (largo)

Tensión=deformación/Larg

o del miembro

MÁQUINA UNIVERSAL DE

ENSAYO UTM

Universal testing

machine

Es usada para medir

la respuesta del

material a las tres

principales formas

de esfuerzo

DIAGRAMA ESFUERZO

DEFORMACIÓN

Stress/StrainDiagram

Elasticidad.-habilidad delmaterial para volvera su forma originalcuando esdescargado

Plasticidad.-habilidad delmaterial parapermanecerdeformado sin

PROPIEDADES MECANICAS

Mechanical properties

Propiedades derivadas del diagrama Diagrama esfuerzo Deformación

Resistencia al Impacto

Dureza

Fatiga

Creep

Esfuerzo a la rotura

PROPIEDADES DERIVADAS

DEL DIAGRAMA ESFUERZO

DEFORMACION

Properties derived from stress/strain

diagram

Tracción/rotura

Rigidez

Ductilidad

Módulo de Resiliencia

Módulo de Tenacidad

RESISTENCIA A LA ROTURA

Ultimate strength

Es la máxima resistencia del material a loscambios de forma y es igual a cargamáxima/Area de esuerzo

LIMITE ELASTICO Yield Strength

El límite elástico es el esfuerzo correspondiente al punto inicial de deformación plástica.

RIGIDEZ Stiffness

Es la resistencia

del material a la

deformación

elástica y es

determinada por el

módulo de

elasticidad E o

módulo de Young

DUCTILIDAD Ductility

Es la medida para la propiedad plástica de un material y se calcula por las siguientes formulas

% ductilidad = punto de ruptura en el eje deformación * 100

% elongación = cambio de longitud/longitud original

% reducción de área = Cambio área/área original

MODULO DE RESILIENCIA

Modulus of

Resilience

Es la máxima

cantidad de

energía elástica

por unidad de

volumen que un

material puede

absorber

TENACIDAD

Toughness

Es la máxima

cantidad de

energía plástica

por unidad de

volumen que un

material puede

absorberCantidad total de energía

que absorbe un cuerpo

que se deforma hasta su

fractura

• Una carga por impacto se define como el efecto dinámico que actúa sobre una estructura, móvil o estática, tiene una carga aplicada de corta duración debido a su movimiento.Ensayos de carga de

impacto

The impact tester

• Para medir la energía requerida (ft.lb) para fracturar la muestra

Tipo péndulo

• La muestra Charpy (viga I horizontal)

• La muestra Izod(viga en voladizo vertical)

Utiliza cualquiera de los dos probetas entalladas estándar

Ensayos Charpy

Ensayo dinámico

Consiste en la rotura de una probetaentallada colocada entre dos apoyos

mediante un solo golpe

Sólo pueden compararse los resultados obtenidos con probetas de identica forma y de iguales medidas.

Ensayos Izod

Ensayo destructivo dinámico de resistencia al choque

Consiste en romper una probeta de sección cuadrangular de 10x10 mm

a través de tres entalladuras que tiene situadas en distintas caras

El procedimiento se repite para cada entalladura.

• Temperatura a la cual el material dúctil se vuelve quebradizo

• Bajo esta temperatura, la tenacidad disminuye

Temperatura de transición o temperatura de

ductilidad nula. (NDT)

• La temperatura de transición, de los materiales seleccionados debe ser inferior a la temperatura de aplicación.

En la selección de materiales para una aplicación de baja

temperatura, para evitar la caída de la tenacidad

Estudio de caso de la selección de material

Dos materiales son válidos de la siguiente manera:

• a. Acero bajo en carbono

• b. Aluminio de la misma resistencia a la fluencia como el acero,

Seleccionar un tipo de material para un coche

chocado para las siguientes aplicaciones:

I) Coche chocado permanecerá intacto

después de un impacto de baja velocidad

II) Una mejor protección de la tripulación en caso de colisión de alta velocidad

APLICACION I APLICACION II

1 Absorción de la Energía Elástica Absorción del la Energía Plástica

2 Modulo de Resiliencia Módulo de Dureza

3Seleccion de una w superior al Módulo de Resiliencia

Selección de una w superior al Módulo de Dureza

4 Selecciónuna w menor al E Selección una w mayor al % de el

5 Selección Aluminio (ESt = 3EAl) Selección del acero (St%el = 3Al%el)

Dureza

Hardness

Resistencia de la superficie de material contra las abolladuras y

los rayaduras.

La dureza de la superficie sirve como un factor en la selección

de un material para aplicaciones de contacto deslizante, tales como engranajes, frenos y

embragues, rodamientos de bolas / rodillos, etc.

Esta propiedad es especifica en los forjados de ingeniería para

la fabricación o fines de tratamiento térmico.

Las aleaciones metálicas tienen buena dureza, aleaciones de

fundición y cerámica son materiales muy duros.

Dureza

Hardness

El tipo más común de medición (destructiva) se basa en la calibración ya sea la

• profundidad (rockwell, rockwell superficial)

• o el diámetro (Brinell, Vickers, Knoop

Otras medidas (no destructiva) son dependientes de la frecuencia

natural (sonodur), la altura de la propiedad de rebote (orilla) de los

materiales.

Número de especificación de la dureza:

XXX H X X

hardness # code method rockwell scale

Dureza Código Método Escala

Penetrador Carga Aplicación

Diamante 1 -2000 g Microdureza de los aceros suaves a la cerámica

Esfera 500 & 3000 g Aceros y metales blandos hasta 40 HRC

Esfera 100 kg Aceros suaves y metales no ferrosos

Esfera 15, 30 & 45 kg Metales blandos finos

Diamante 15, 30 & 45 kg Metales finos duros

Diamante 50 kg Carburos cementados

Esfera 10 kg Polímeros

Aguja Resorte Elastómeros

Diamante 150 kg Metales endurecidos (espesor)

Ejemplos

1 50-60 HRC Significa: un valor de dureza de 50 a 60 utilizando la escala Rocwell C.

2 85 HR15T maxSignifica: un valor de dureza máxima de 85 utilizando la escala Rockwell Superficial 15T.

3 185-240 1 kgf HVSignifica: un valor de dureza de 185 a 240 con el probador de dureza Vickers y una carga de prueba de 1 kilogramo-fuerza.

4 500 200gF HK minSignifica: un valor de dureza mínimo de 500 utilizando el medidor de dureza Knoop y una carga de prueba de 200 gramos-fuerza.

Especificación de números de dureza para metales

Fatiga

Fatigue

Se define que un material trabaja a

fatiga cuando soporta cargas que

varían cíclicamente con el tiempo.

Fallo por fatiga se producen después de una

serie de ciclos (vida) de los esfuerzos.

La resistencia a la fatiga es un

factor importante en el proceso de

selección de materiales para

aplicaciones de carga cíclicos.

• Un punto en la superficie pasa a través de una inversión de esfuerzo completa desde la tensión a la compresión con cada rotación.

Un eje de rotación bajo una carga transversal se utiliza

para determinar la capacidad de un material para resistir

esfuerzos cíclicos.

• S y N son compilados para diferentes condiciones de carga, y se utilizan para la construcción del diagrama de fatiga S-N.

La resistencia (S) y el número de ciclos (N) en las que el

componente de la falla se registran.

El límite de resistencia es una fuerza

a la fatiga bajo el cual 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.

Los materiales

poliméricos y

compuestos están muy

sometidos a la fatiga.

• Es un proceso lento de la

deformación plástica que

tiene lugar cuando un

material se somete a una

condición constante de

carga (esfuerzo) por

debajo de su límite

elástico para un cierto

período de tiempo.

Flujo plástico

Creep

• Fluencia puede ser un

factor de selección

importante en metales de

baja temperatura de

fusión y polímeros.

La mayoría de los metales

solamente fluyen cuando

están sometidos a esfuerzo a

una temperatura elevada (0,5

de su temperatura de fusión

absoluta).

• La deformación unitaria

se mide dentro del

período de tiempo.

El ensayo de fluencia se

lleva a cabo simplemente

sometiendo un tipo de

muestra a un esfuerzo

constante mientras se

encuentra en una cámara

climatizada.

• decreciente, en estado estacionario, y el aumento de los valores, como se muestra en la figura.

La fluencia ocurre en 3 etapas;

• Dos valores de fluencia más comunes usados son 1% el/10, 000hr, y el 1% el/100, 000hr.

Resistencia a la fluencia es el esfuerzo requerido para

causar valores promedios específicos de fluencia a una

temperatura dada.

Rotura por Esfuerzo

Stress Rupture

• Similar al ensayo de fluencia

• Determina el esfuerzo 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 el esfuerzo y la temperatura,

• 2) la variable medida es el tiempo requerido para la falla.

Esta prueba tiene la ventaja de necesitar menos tiempo para realizar la prueba.

Ensayo de rotura por esfuerzo es importante para metales o cerámicas destinadas a un servicio de alta temperatura.

• Esta prueba no se realiza normalmente en polímeros.

• Concentración de Esfuerzos

ANÁLISIS DE FALLAS

• El esfuerzo inducido en el área de la muesca se ampliará por un factor de concentración de esfuerzos:

Si un elemento con carga contiene una

ranura, agujero, cualquier irregularidad en la

geometría,

• Kf es el factor de concentración de esfuerzos, y aparece en tablas para diferentes irregularidades en la geometría bajo diferentes condiciones de carga (es decir, la tensión, flexión, torsión)

• S es el esfuerzo en el miembro sin irregularidad en la geometría (es decir, = Carga / área)

• Smax es el esfuerzo local en la región de una concentración de esfuerzos

Donde