2004-2 Control 1 Pauta

IWC-203 MATERIALES DE INGENIERIA

Nombre...............................................

HOJA DE RESPUESTAS

Rol USM..............................................

V

F

I

1

X

2

X

3

5

X

X

7

X

8

X

10

X

En la medida que la grieta crece desde la superficie, se modifica la distribución de esfuerzos dentro de la placa, incluyendo el eje neutro original. El eje neutro se desplaza en la misma dirección que el avance de la grieta haciendo que siempre exista un esfuerzo de tracción frente a ésta y haciendo posible que pueda llegar a fracturar por completo la pieza. En las fabricadas por enrollado, las posibles grietas dejadas por el cordón de soldadura, son inclinadas en un ángulo con respecto al eje de la tubería, a diferencia que en las tradicionales en las que son paralelas. Esto hace que en las primeras, la componente de esfuerzo normal a la grieta sea menor y menor el producto (σ√π a) y menos factible que se produzca fractura rápida.

X

6

9

El aumento de flecha puede ser reversible o irreversible. La reversible puede deberse a dilatación térmica pero en forma más importante, a una reducción del módulo elástico debido a la alta temperatura. También existe la posibilidad de deformación plástica, provocada por la disminución del esfuerzo de fluencia y la conservación de la tensión aplicada. La resistencia en tracción de los materiales frágiles está acotada por la fractura y ésta a su vez está determinada por la presencia y tamaño de las discontinuidades del material, defectos superficiales e interiores (poros y grietas). Por tanto las cifras medidas en tracción no son representativas de la verdadera resistencia del material y se prefiere medirla en compresión donde el efecto de las discontinuidades no es tan determinante.

X

4

Justificación Los esfuerzos internos efectivamente se suman (en un sentido algebraico) a los esfuerzos externos pero no necesariamente acercan al material o a la pieza a una condición de falla. Existen situaciones en las cuales el esfuerzo residual es de compresión, y el aplicado de signo contrario, vale decir tensión. En este caso el esfuerzo residual reduce la intensidad del esfuerzo resultante y por tanto aleja al material de la condición de falla.

La condición establecida no descarta la posibilidad de fractura por fatiga debido a eventuales grietas presentes, las cuales pueden crecer y llevar al material hasta la fractura final siempre y cuando su factor ΔK inicial supere el límite de la zona I de propagación de grietas por fatiga. No cumple plenamente sus funciones debido a que genera una baja fuerza de restitución de la forma cuando ésta es alterada, la cual se transforma en la fuerza que aprieta los papeles. La fuerza restitutiva tiene que ver con las dimensiones y con el módulo elástico del material y no con su resistencia mecánica. El temple del acero no modifica el valor del módulo elástico y por este motivo la deflexión elástica producida para un mismo nivel de esfuerzo es igual. Lo único que cambia en el resorte es el límite de carga hasta donde su comportamiento es elástico, el cual aumenta con el tratamiento señalado, pero no su deflexión la cual está determinada por el módulo elástico. El alambre sufre endurecimiento al pasar por la matriz de trefilación y gracias a eso soporta la tracción que le impone el proceso. De lo contrario, estando el alambre en caliente, tendría a la salida la misma baja resistencia que dentro del dado y se deformaría en la zona de menor diámetro posiblemente hasta la fractura. Debido al endurecimiento por deformación, la lámina deformada en frío tiene mayor esfuerzo de fluencia y conserva su módulo elástico. Gracias a esto tiene mayor capacidad de deformarse elásticamente y así almacenar energía en forma elástica, lo cual le permite mantener funcionando el mecanismo por más tiempo.

Sección 2 Pregunta A a)

La resistencia en compresión de un material cerámico es alta y a pesar que contiene discontinuidades como poros y grietas, éstas no se propagan en forma inestable bajo este tipo de esfuerzos. Una fractura frágil puede ocurrir como resultado de una carga de impacto y/o de aplicación muy puntual o por esfuerzos de tracción que se desarrollan como parte de un estado de flexión producido a su vez por un apoyo irregular en la base de la baldosa.

b) Un alambre trefilado se encuentra en una condición “endurecido por deformación” y en comparación con otro similar pero recocido presenta un esfuerzo de fluencia y esfuerzo máximo notablemente mayores. Esto significa que tiene una mayor capacidad de soportar en forma elástica la tensión mecánica producida por el peso del conductor. Un alambre recocido podría deformarse plásticamente durante la instalación y dada su ductilidad esto no representa un problema grave, pero dado que su esfuerzo máximo es menor, está más expuesto a una eventual fractura por sobrecarga. c)

La corrosión en un componente estructural puede inducir una fractura frágil de varias formas. Si es corrosión uniforme provocará reducción de sección y aumento consecuente de los esfuerzos. Si es localizada (picado) puede generar concentradores de esfuerzos en la superficie, que facilitan el desarrollo de grietas y fractura. Finalmente, un ambiente corrosivo puede ocasionar una “aceleración” en la propagación de grietas por fatiga y adelantar la fractura frágil.

d) Una perforación circular produce un efecto de concentración de esfuerzos ostensiblemente menor que el que produce una grieta aguda, debido a la creación de un radio de curvatura grande en la superficie de la perforación. Por este motivo una grieta que alcanza la perforación no continúa propagándose. Pregunta B Esfuerzo de fluencia =

(Carga 10 kN / Area transv. Inicial) = 125 MPa

Esfuerzo máximo =

(Carga 31,4 kN / Area transv. Inicial) = 393 MPa

Deformación total =

(Lf – Lo) / Lo = 0,35

Deformación uniforme

( V=cte; LoAo=LuAu;

Lu=Lo (Do/Du)2 = 123,5 mm )

Def.u= (123,5-100)100 = 0,235