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CIENCIA DE MATERIALES
PROPIEDADES MECANICAS DE
LOS MATERIALES
Ing. M.Sc. José Manuel Ramírez Q.
Propiedades Mecánicas
• Tenacidad
• Dureza
• Ensayo de Tensión
(Resistencia a la tensión)
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
Resistencia que presenta un
material
bajo
una
carga
creciente en tensión
Propiedades Mecánicas
•Termofluencia
• Fatiga
Deformación plástica a altas
temperaturas (1/3 de Tm)
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